A CÂMARA DIGITAL
• A CAPTURA DE UMA IMAGEM NUMA CÂMARA DIGITAL ENVOLVE OS SEGUINTES PROCESSOS:
EXISTEM TRÊS TIPOS DE SENSORES UTILIZADOS NAS CÂMARAS DIGITAIS:
CCD - Charge Coupled Device
CMOS - Complimentary Metal Oxide Semiconductor
Foveon - Um chip de Quartz transparente com 3 camadas de CMOS
• Os sensores CCD e CMOS são ambos semicondutores de metal oxidado feito de sílica. Possuem
uma sensibilidade idêntica ao espectro visível e ao espectro Infra Vermelho próximo.
• Ambos convertem a luz incidente em electrões de uma forma
semelhante, conseguem apenas sentir a quantidade/nível de luz
mas não a sua cor.
• Imagens a cor são criadas através da colocação em cada pixel
de um filtro de cor (vermelho, verde ou azul). A informação das
cores ausentes em cada pixel é criada pela média dos pixeis
vizinhos.
COMPARAÇÂO ENTRE SENSORES
CCD
CMOS
Tradição de produção de sensores de alto
desempenho
Menor desempenho (evoluções positivas em
modelos recentes)
Grande gama dinâmica
Gama dinâmica moderada
Baixo ruído e melhor Dmax
Mais ruído (evoluções positivas em modelos
recentes)
Tecnologia estabelecida
Tecnologia recente
Elevado consumo de energia
Baixo consumo de energia
Produção cara e difícil
Produção em massa - mais barato
Fiabilidade moderada
Alta fiabilidade dada a integração do chip
Pixeis de menor tamanho possibilitam
sensores menores (câmaras menores)
Pixeis maiores de mais facil integração nas
câmaras actuais
Necessita circuitos externos
Circuitos integrados no chip
O sinal análogo criado pelo CCD é
convertido fora do chip
O CMOS converte o sinal no próprio chip
SENSOR CCD
SENSOR CMOS
SENSOR CCD NORMAL
SENSOR FUJI
SENSOR FUJI
SENSOR FOVEON
Câmara
Tipo
Canon EOS-D30
Canon EOS-1D
Nikon D100
Canon EOS-D60
Nikon D1x
APS-C negative
Canon EOS-1Ds
Kodak DCS-14n
35 mm negative
CMOS
CCD
CCD
CMOS
CCD
Film
CMOS
CMOS
Film
Pixeis
efectivos
(milhões)
3.25
4.15
6.11
6.30
5.33
n/a
11.1
13.8
n/a
Dimensão de
imagem
2160
2464
3008
3072
3008
x
x
x
x
x
1440
1648
2000
2048
1960
4064 x 2704
4536 x 3024
Dist.
focal
1.6x
1.3x
1.5x
1.6x
1.5x
n/a
n/a
n/a
n/a
Dimensão
do sensor
(mm)
22.7 x 15.1
27.0 x 17.8
23.7 x 15.6
22.7 x 15.1
23.7 x 15.6
23.4 x 16.7
35.8 x 23.8
36.0 x 24.0
36.0 x 24.0
Dimensão
do pixel
(µm)
9.9 x 9.9
10.8 x 10.8
7.8 x 7.8
7.4 x 7.4
5.9 x 11.7
n/a
8.8 x 8.8
7.9 x 7.9
n/a
TECNOLOGIAS DE CAPTURA
As principais tecnologias de captura de imagem utilizadas nas câmaras digitais são:
Sensor Tri-linear de varrimento
Tecnologia semelhante à usada nos scanners na qual
o sensor é constituído por três linhas paralelas de
CCDs. Cada linha de CCD é coberta com um filtro
de cor (ou vermelho ou verde ou azul). O sensor
é deslocado através da área de imagem controlado
por um motor. A cada passo, consoante a resolução
escolhida, é efectuado uma leitura pelos três
CCD criando uma imagem que não necessita de
interpolação.
Esta é uma tecnologia de ponta que permite as maiores resoluções de captura.
As limitações da tecnologia são impostas pela duração da captura da imagem.
O varrimento do plano de imagem pode demorar vários minutos o que invalida a captura de
qualquer imagem de acção. Torna-se mais adaptado ao trabalho em estúdio onde existem
condições de trabalho controláveis.
Dada a duração da exposição torna-se necessária iluminação contínua invalidando o uso de
luz tungsténio e flash. A iluminação apropriada para estes casos é designada por HMI.
SENSORES DE ÁREA (MATRIZ)
Ao invés de utilizar uma linha de CCD que varre a área de imagem podemos utilizar
uma grelha ou matriz de elementos CCD.
A principal vantagem desta tecnologia consiste na imediatez da captura.
A principal desvantagem deste sistema é que cada pixel recebe informação de uma
só cor. A informação de cor ausente deve ser criada ou através da interpolação dos
pixeis vizinhos ou através da exposição em três vezes.
SENSORES DE ÁREA (MATRIZ) - One-shot (uma exposição)
Este é a tecnologia mais frequente nas câmaras digitais. Uma matriz de elementos CCD/CMOS é utilizada
para captar a imagem num instantâneo. Esta caracteristica torna estas câmaras extremamente versáteis
podendo captar objectos em movimento e diferentes tipos de luz (daylight, tungsténio, flash).
Uma vez que os sensores CCD/CMOS não conseguem
detectar cor, esta é criada através da média dos pixeis
vizinhos. Isto significa que existe uma grande quantidade
de informação “inventada” e como tal sujeita a erros.
Apesar dos algoritmos, usados na interpolação de cores,
terem evoluído dramaticamente nos últimos anos,
ainda sucedem erros na criação da imagem (artefactos
visuais).
Zonas com arestas demarcadas, como texto, são
propensas à criação de pixeis com cores erradas,
resultado de uma interpolação incorrecta.
A interpolação e outros processamentos a efectuar
consomem tempo e bateria. Uma solução passa por
fotografar em formato RAW. Este formato capta a
informação directamente do sensor sem processamento.
Todo o trabalho de “revelar” a imagem passa a ser
efectuada posteriormente, no computador.
SENSORES DE ÁREA (MATRIZ) - Three-shot (Três exposições)
Esta tecnologia utiliza uma matriz de elementos CCD/CMOS sem filtro Bayer de modo a captar só a
luminosidade. São disparadas três exposições cada uma através de um filtro RGB. Assim cada pixel
recebe informação de cor verdadeira.
Esta tecnologia permite a utilização de vários tipos de incluindo luz flash e daylight. Mais uma vez elimina
a possibilidade de imagens de acção. Apesar de ser necessário três exposições a imagem é adquirida de
uma forma rápida uma vez que não existe interpolação.
SENSORES DE ÁREA (MATRIZ) - One/Three-shot (Uma/Três exposições)
Esta tecnologia reúne as vantagens do one-shot (fotografia de acção) e three-shot (fotografia de alta
qualidade) numa só câmara.
No modo one-shot funciona como uma câmara de sensor de área convencional interpolando as cores.
No modo three-shot a matriz de elementos CCD/CMOS move-se um pixel entre disparos para que cada
pixel tenha uma leitura das três cores RGB. Isto permite a captura da cor com a maior fidelidade sem
recorrer a interpolação.
LENTES
A Qualidade de uma imagem é em grande parte ditada pela qualidade da lente.
Na imagem digital a lente assume ainda maior importância se consideramos que os sensores convencionais
são bastante menores que uma película 35mm. Como tal, a lente deve ter uma qualidade superior para
resolver detalhe numa área tão pequena como um sensor de 8mm x 6mm.
A menor dimensão dos sensores convencionais implica uma mudança na distância focal das lentes.
3.6 mm
4.8 mm
6.4 mm
4.8 mm
6.6 mm
8.8 mm
A distância focal considerada normal é estabelecida pela diagonal do formato de imagem.
Camera / Sensor
Sensor size (mm)
Horiz. size as
% of 35mm
Focal Length
multiplier
Sony 1/1.8" CCD *
5.52 x 4.14
15%
n/a
Nikon D1 / CCD
23.6 x 15.5
67%
1.48x
Canon EOS-D30 / CMOS
22.0 x 14.9
65%
1.59x
35mm negative
35.0 x 23.3
100%
1.00x
ARMAZENAMENTO
Cartões de memória
PC CARD (PCMCIA)
Formato obsoleto nas câmaras actuais. Praticamente todos os portáteis PC
têm leitores de cartões deste formato. Útil quando usado em conjunto com
adaptador para a leitura directa no portátil de outros tipos de cartões.
COMPACT FLASH
O Formato mais utilizado com capacidades de
armazenamento até 6 GB e velocidades de transferência
bastante rápidas (varia entre fabricante e modelos).
SMARTMEDIA
Formato utilizado numa série de aparelhos digitais, incluindo câmaras. Tem dimensões mais reduzidas
que o Compact Flash, no entanto, possuem menor capacidade de armazenamento.
MEMORY STICK
Formato utilizado nas câmaras SONY exclusivamente.
IBM MICRODRIVE
Formato de cartão que se assemelha mais a um disco rígido miniatura.
Apesar de oferecer capacidades de armazenamento de 1 GB os discos
são mais lentos, consomem mais bateria e são menos fiáveis.
SECURE DIGITAL
Formato que se está a implementar
na área da imagem e musica pelas
capacidade de segurança de direitos de
autor. Capacidades de armazenamento
médias (512Mb)
FORMATOS DE FICHEIROS DE IMAGEM
Muitos fabricantes utilizam formatos de ficheiros próprios e compatíveis apenas com o seu software. No
entanto, destacam-se os seguintes formatos de ficheiros universalmente utilizados:
TIFF
Praticamente todas a câmaras digitais de topo de gama permitem a gravação de imagens em formato
TIFF sem degradação visual. Este é o método aconselhável, no entanto, podem existir inconvenientes:
O tamanho do ficheiro TIFF sem compressão ocupará rapidamente um cartão de memória. Caso a
câmara ou back digital esteja ligado directamente ao computador a transferência de ficheiros pode ser
efectuada imediatamente após a exposição reduzindo assim o tempo perdido.
JPEG (EXIF)
As câmaras digitais SLR e de gama média são desenhadas (primariamente) para fotografia de acção
ao invés de fotografia de estúdio. Como tal devem ter autonomia para fotografar grande quantidade de
imagens sem estarem dependentes de um computador para armazenar as imagens.
A compressão JPEG permite diminuir o tamanho do ficheiro em modos BASIC, NORMAL e FINE. Por
norma só o modo FINE produz qualidade aceitável.
Estes ficheiros podem ser acompanhados de informação detalhada sobre as características técnicas da
câmara e parâmetros usados na exposição da imagem. Esta informação (METADATA) é gravada num
formato chamado EXIF apesar da extensão continuar a ser JPEG.
RAW
Muitas câmaras recentes permitem gravar a informação do sensor de uma forma directa e sem
processamento num formato de ficheiro designado por RAW.
Este formato produz ficheiros com tamanhos mais reduzidos que os TIFF e não introduz nenhum
processamento a nível de temperatura de cor, recorte, saturação, interpolação, etc.
A desvantagem prende-se com o trabalho de processamento a ser efectuado, posteriormente, em
software específico (normalmente do fabricante).