¿A qué tiempos de exposición se hace evidente el ruido de patrón fijo?

El tiempo de obturación es solo una de las muchas variables que afectan cuándo sería beneficiosa la sustracción de fotogramas oscuros . No hay una respuesta única a su pregunta.

Dado que lo que llamamos 'ruido' está presente en todas las imágenes digitales, no comienza a aparecer en algún momento. Tendemos a notarlo cuando la señal (es decir, la luz que ingresa a la cámara) es lo suficientemente débil como para que sea difícil diferenciar los efectos de la luz de los efectos del ruido. La mayoría de las veces no es tanto que el ruido de fondo haya aumentado como que la señal haya disminuido.

Entonces, la primera variable es qué tan fuerte es la señal (luz) que ingresa a la cámara. Por supuesto, si la cantidad de luz es muy alta, estamos limitados a tiempos de obturación muy cortos antes de que el sensor comience a alcanzar la saturación total, lo que da como resultado una imagen blanca sólida.

La siguiente variable principal es la cantidad de ruido en comparación con la señal . Cosas que aumentan la cantidad de ruido introducido en una imagen:

• Calor. Cuanto más caliente esté un chip semiconductor, como el sensor de imágenes de una cámara digital, más señal eléctrica se generará por los efectos de ese calor. Estas señales eléctricas serán indistinguibles de las señales eléctricas creadas por la luz que incide sobre el sensor. Si la señal generada por la luz real es mucho más fuerte que la señal generada por el calor, no notamos el ruido. Pero si no hay muchos fotones que incidan en el sensor y generen una señal, entonces el ruido será más perceptible. Llamamos a este tipo de ruido ruido de "lectura" o ruido de "patrón".
• La naturaleza aleatoria de la luz. La luz, como toda la energía electromagnética, viaja como energía de onda. Los fotones no viajan en línea recta. Oscilan a lo largo de una trayectoria ondulada. La longitud de la onda determina la frecuencia de la oscilación. Esto también determina el "ancho" de la onda. Toda esta vibración a lo largo del camino que se mueve un fotón significa que la distribución de la luz proveniente de una fuente puntual no es uniformemente "densa". Puede estar muy cerca de ser uniforme, y para la mayoría de las aplicaciones prácticas hasta hace aproximadamente un siglo podíamos tratarlo como tal, pero a la escala del tamaño de la mayoría de los píxeles en los sensores de las cámaras digitales, ¡esta aleatoriedad se puede medir! Nuevamente, siempre que haya suficiente luz, toda la aleatoriedad se combina para cancelarse y no percibimos sus efectos.ruido de disparo o ruido de distribución de Poisson .

La sustracción del cuadro oscuro no hace nada por el ruido aleatorio. Esto se debe a que el ruido es diferente en cada cuadro. Lo que hace la sustracción del cuadro oscuro es restar el ruido de patrón fijo generado en el cuadro oscuro (llamado "oscuro" porque el obturador permanece cerrado y el sensor permanece "en la oscuridad" mientras se mide la energía generada por el sensor) del cuadro que estuvo expuesto a la luz. Si la reducción automática de cuadros oscuros está habilitada en la cámara, el cálculo se realiza antes de que los datos sin procesar se procesen y graben en la tarjeta de memoria de la cámara para todas las DSLR de Canon. Hasta donde yo sé, esto también es cierto para cualquier otro tipo de DSLR que ofrezca una característica similar.

¿A qué tiempos de exposición se hace evidente el ruido de patrón fijo?

Eso depende.

Con suficiente luz, se puede tomar una exposición muy larga y obtener un resultado sin ruido de patrón detectable. Una exposición de 15 segundos correctamente expuesta usando filtros ND al mediodía para capturar una cascada será lo suficientemente brillante como para que el patrón de ruido generado por la cámara no se note.

Por otro lado, el patrón de ruido se volverá muy evidente incluso en exposiciones bastante cortas si no hay una señal para enmascararlo. Incluso una exposición de, digamos, 1/30 a ISO 6400 con una tapa de lente en la cámara probablemente tendrá un patrón de ruido fácilmente detectable. Es por eso que encuentro ridículas las pruebas comparativas de ruido de diferentes configuraciones o incluso diferentes cámaras con la tapa del objetivo puesta. El nivel de ruido medible es solo la mitad de la relación señal/ruido . Sin compararlo con una señal, solo medir el ruido del patrón no tiene sentido.