Entendendo o Ruído Digital

Vou confessar que fiquei muito tentado a escrever um post sobre outro assunto, mas dessa vez serei comportado e farei o que tinha me comprometido a fazer. Só dessa vez! ;-)

(esse post é a continuação do post sobre ISO, então, se você não sabe bem o que é isso, sugiro dar uma conferida no post anterior primeiro).

No post anterior afirmei que, à medida que se aumenta o ISO (sensibilidade do sensor) da câmera digital, a imagem se deteriora, devido à presença do ruído de imagem. Esse ruído é análogo ao granulado nas fotos tiradas com máquinas que usam filme, porém é mais feio, exibindo normalmente pontos verde e rosa que degradam a imagem. Ruído de imagem bom é ruído nenhum. Há um porém. A quantidade de ruído e a, digamos, visibilidade dele varia de câmera para câmera. E isso torna a qualidade que uma câmera trabalha em ISO elevado um dos maiores diferenciadores reais entre um modelo e outro de câmera, lembre-se disso quando for comprar uma.

O que provoca o ruído? O ruído nas imagens capturadas é um reflexo do ruído elétrico que ocorre no sensor digital. Componentes eletrônicos muito próximos trocam energia entre si de forma indesejada; o sensor digital (CCD ou sensor CMOS) é composto de milhões de "sensorezinhos", paralelos uns aos outros em uma pastilha de silício. Se a câmara tem, por exemplo, 12 megapixels, terá quase sempre 12 milhões de foto-transístores (pequenos sensores) em uma pastilha. Quando são ativados utilizando a sua sensibilidade padrão (ISO 80, 100 ou 200, normalmente, dependendo do sensor), o ruído elétrico é quase sempre irrelevante (pode existir, mas pode nem ser mensurável). Mas quando queremos usar, por exemplo, ISO 1.600, a máquina requer um ganho maior do sensor, quer dizer, fornece mais energia ao sensor para que ele aumente a sua sensibilidade. Aumentando a energia circulando nos foto-transistores, aumenta também o ruído.

E do quê depende o ruído? As principais variáveis são tamanho do sensor e tecnologia:

• Tamanho: considerando dois sensores feitos com a mesma tecnologia, ambos de 12 megapixels, um deles tendo uma área de 0,5cm², e ou outro de 2cm² (oito vezes maior)... pode apostar que o de 2cm² tem menos ruído.
• Tecnologia: um sensor de 0,5cm² produzido em 2009, e com 12 megapixels, pode efetivamente ter menos ruído que outro de 2cm², de apenas 5 megapixels, produzido em 2003. É, muitas coisas melhoram com o tempo...
• Redução de ruído: a máquina digital sempre processa a imagem capturada pelo sensor, de forma maior ou menor. Nesse processamento várias aplicam níveis maiores ou menores de redução de ruído (um tipo de processamento de imagem), com resultados muito variados de um modelo para o outro. Note que o ruído elétrico ainda ocorre da mesma maneira, mas ele pode ser menos perceptível sob a forma de ruído na sua imagem JPEG final.
  

Então é complexo afirmar que uma câmera tem menos ruído, baseada apenas na sua resolução. Há que se comprar os resultados (fotos) para saber. Porisso sites que fazem testes comparativos entre modelos similares (como o DPReview) são tão importantes para os compradores exigentes. Tipicamente as DSLR tem menos ruído que as compactas, porque o seus sensores são muito maiores; porém as compactas do futuro terão sensores melhores que as DSLR de hoje, pense nisso...
Pode-se afirmar com certeza, porém, que o ruído apresentado em ISO elevado nas câmeras high-end (as mais caras, obviamente) atualmente no mercado é bem menos perceptível do que nas câmaras mais baratas. A diferença é gritante.

Para finalizar, deixo-vos com comparações de ruído com diferentes sensibilidades, para dois modelos de câmera, uma compacta e uma DSLR. Só para vocês saberem o quanto se perde, e exatamente porquê tenta-se tanto evitar usar ISO alto sempre que possível na fotografia digital.
Ufa! Esse post deu trabalho!

Observação: A Canon Powershot SD-850 Is que usei nos exemplos é uma compacta que possui relativamente pouco ruído; há máquinas com resultados muito inferiores na mesma categoria.

– Câmera Compacta (Canon Powershot Sd-850 IS):
(clique nas imagens para vê-las no Flickr)





ISO 80






ISO 100






ISO 200






ISO 400






ISO 800






ISO 1.600


– Câmera Reflex (Pentax K200D)
(clique nas imagens para vê-las no Flickr)




ISO 100






ISO 200






ISO 400






ISO 800






ISO 1.000






ISO 1.600


Abs!