Câmera digital

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Exemplo de câmara compacta digital
Exemplo de câmara compacta digital
Exemplo de câmara SLR digital
Exemplo de câmara SLR digital

A câmera ou câmara digital, seja ela máquina fotográfica ou de cinema, revolucionou o processo de captura de imagens, contribuindo para a popularização da fotografia ou da técnica cinematográfica digital.

Ao invés de utilizar a película fotossensível (filme) para o registro das imagens, que requer, posteriormente à aquisição das imagens, um processo de revelação e ampliação das cópias, a câmara digital registra as imagens através de um sensor que entre outros tipos podem ser do tipo CMOS ou do tipo CCD, armazenando as imagens em cartões de memória. Uma câmara pode suportar um só ou vários tipos de memória, sendo os mais comuns: CompactFlash tipos I e II, SmartMedia, MMC e Memory stick e SD (os dois mais usados).

Estas imagens podem ser visualizadas imediatamente no monitor da própria câmara, podendo ser apagadas caso o resultado não tenha sido satisfatório. Posteriormente são transferidas através de e-mail, álbum virtual, revelação digital impressa ou simplesmente apresentadas em telas de TV.

Uma das características mais exploradas pelos fabricantes de câmaras digitais é a resolução do sensor da câmara, medida em megapixels.

Em teoria, quanto maior a quantidade de megapixels, melhor a qualidade da foto gerada, pois o seu tamanho será maior e permitirá mais zoom e ampliações sem perda de qualidade. Entretanto, a qualidade da foto digital não depende somente da resolução em megapixels, mas de todo o conjunto que forma a câmara digital. Os fatores que mais influenciam a qualidade das fotos/vídeos são a qualidade das lentes da objetiva, o algoritmo (software interno da câmara que processa os dados capturados) e os recursos que o fotógrafo pode usar para um melhor resultado, ou até mesmo eventuais efeitos especiais na foto. No entanto, dependendo do uso que será dado à fotografia, um número excessivo de megapixels não trará benefício adicional à qualidade da imagem e onerará o custo do equipamento.

Normalmente as câmaras voltadas ao uso profissional são dotadas de maior quantidade de megapixels, o que lhes permite fazer grandes ampliações. Já para o usuário amador, máquinas com resolução entre três e cinco megapixels geram excelentes resultados.

Índice

[editar] História

As primeiras imagens digitais surgiram durante o programa espacial americano. Essas fotos registravam a superfície de Marte e foram tiradas pela sonda Mariner 4, em 1965. Ainda não eram totalmente digitais porque usavam partes analógicas usadas em sistemas de televisão.

O primeiro protótipo de câmera sem filme foi criado pela Kodak em 1975. Pesava em torno de 4 kg e usava uma fita cassete para gravar as imagens. Em 1976, uma empresa chamada Fairchild Imaging lançou a primeira câmera sem filme da história, a MV-101, para uso comercial. A Fairchild foi a primeira a lançar também a primeira câmera totalmente digital. Essa câmera, chamada pelo nome de Fairchild All-Sky Câmera, usava um microcomputador para processar as imagens capturadas.

Em 1981, a Sony levou ao mercado de consumo, a primeira câmera digital. A Mavica, diminutivo de Magnetic Vídeo Câmera, tinha alto custo, usava disquetes de armazenamento e tinha capacidade de armazenar até 50 fotos.

As câmeras Mavica C1 e A10 Sound Mavica com captura de áudio foram lançadas em 1988, pela Sony também. Tinham um custo bem menor, tornando-as acessíveis aos consumidores.

Durante as Olimpíadas de Los Angeles de 1984, a Canon inovou o mercado, como seu protótipo de câmera. Usando uma parceria o jornal japonês Yomiuri Shimbum, as fotos eram transmitidas por telefone dos Estados Unidos para o Japão, levando em torno de meia hora para chegar, enquanto o resto do mundo precisava transportar seus filmes pelos aviões.

Em 1990, foram lançadas as primeiras câmeras digitais populares, Dycam I é o primeiro modelo comercializado e tirava fotos em preto e branco e com a tecnologia compatível com computador, para tirar as fotos e transferi-las através de um cabo serial. No mesmo ano, a Kodak também lançou a sua câmera digital. A DCS-200 tinha uma resolução de captura 4 vezes mais que as câmeras do mercado na época.

A Quick Take, lançada pela Apple em 1994, foi a primeira câmera digital colorida. A partir daí, muitas outras câmeras começaram a aparecer no mercado. A Olympus com sua câmera Deltis VC-1100, foi a primeira câmera que tinha a possibilidade de transmitir imagens através de modem para outras câmeras ou computadores.

A RDC-1, primeira câmera digital a gravar imagens e sons, foi lançada em 1995, pela Ricoh. Em 1997, os primeiros vídeos no formato MPEG, apareceram, com o lançamento da câmera MP-EG1 da Hitachi. Também em 1997, a Sony lança a Cybershot DSC-MD1. Foi a primeira câmera a gravar imagens a laser no formato JPEG. A Fuji lançou em 1998 a sua câmera, a IN-Printer Câmera.

A corrida continua até hoje, com a fabricação de câmeras com mais capacidade de armazenamento e resolução, sem contar com câmeras de preço mais acessível e mais recursos para quem gosta de guardar seus bons momentos, ou para os profissionais.


[editar] Em profundidade

As câmaras convencionais dependem inteiramente de processos químicos e mecânicos, nem mesmo há necessidade de energia eléctrica para operar. Algumas utilizam energia para o flash e para o obturador.

Câmara Sony F-828, com Flash Sony HVL-F32X
Câmara Sony F-828, com Flash Sony HVL-F32X
Exemplo de Imagem Digital, tirada com uma Samsung Pro 815.
Exemplo de Imagem Digital, tirada com uma Samsung Pro 815.

Câmaras digitais, no entanto, têm um micro-computador para gravar as imagens electronicamente.

Tal como nas câmaras convencionais, a câmara digital contém uma série de lentes, que conduzem a luz para o sensor. Mas em vez de expor um filme fotográfico, fá-lo num aparelho semicondutor, que registra a luz elétricamente através de uma gradação em volts, medindo a descarga elétrica gerada pela luz. O micro-computador então transforma essa informação elétrica e analógica em dados digitais, no caso de utilização de sensores CCD, tratando-se de uma CMOS, como veremos a seguir, a captação da imagem já é feita eletronicamente, de forma digital, poupando assim o tamanho e o preço deste tipo de sensor e facilitando sua transformação em imagem.

Existem dois tipos de sensores de imagem que convertem a luz em cargas eléctricas, são eles:

  1. CCD - charge coupled device
  2. CMOS - complementary metal oxide semiconductor

Assim que o sensor converter a luz em electrões, ele lê o valor (a carga acumulada) em cada célula da imagem. E aqui é que vêm as diferenças entre os dois sensores:

  • O CCD – transporta a carga pelo chip e lê o valor na esquina da linha. Um conversor analógico-para-digital então troca o valor do pixel para o valor digital, pela medição da quantidade de carga em cada célula.
  • O CMOS usam vários transistores para cada pixel para amplificar e mover a carga usando os tradicionais fios. O sinal já é digital por isso não necessita do conversor analógico-digital.

[editar] Resolução

A resolução de uma imagem digital é a sua definição. Como a imagem na tela é formada pela justaposição de pequenos pontos quadriculados, chamados "pixels", a resolução é medida pela quantidade de pixels que há na área da imagem. Logo, sua unidade de medida é o "ppi", que significa "pixels per inch" ou pixels por polegada. A nomenclatura "dpi" - "dots per inches" é utilizada pela indústria gráfica e se relaciona com a quantidade de pontos necessários ´para uma impressão de qualidade, por isso, em termos fotográficos digitais deve-se utilizar a nomenclatura "ppi", que traduz a quantidade de pixels por linha do sensor ou da ampliação da fotografia.

Dessa forma, em uma imagem de tamanho definido, quando maior sua resolução, mais pixels haverá por polegada em ambas as dimensões - altura e largura -, levando a conclusão que imagens de "alta resolução" possuem "pixels" pequeninos, até mesmo invisíveis a olho nu, e, imagens de "baixa resolução" possuem "pixels" grandes que acabam por dar o efeito "pixelation", que deixa imagem quadriculada pelo o tamanho exagerado de seus pontos. Isso é comum acontecer quando tentamos ampliar uma imagem de "baixa resolução". Porém, esse conceito vem sendo discutido atualmente, já que sabemos que a quantidade exagerada de pixels por linha do sensor nem sempre corresponde a qualidade efetiva de captação.

Já se admite que o sensor deve conter muitos pixeis para ampliações maiores e melhor qualidade e nitidez, porém, se esses pontos/pixels registradores de luminosidade forem demasiadamente pequenos, sua qualidade pode ficar alterada e sua resolução subexplorada.

Para otimizar o uso da resolução de imagens temos que atentar ao meio, ou mídia em que ela será veiculada. Algumas dicas:

-Imagens para web e mulmídia: 72 pixels por polegada (ppi, em inglês)

-Imagens para impressão: 300 pixels por polegada (ppi, em inglês)

-Imagens para impressão de banners, gráficas especiais ou gigantografia: acima de 600 pixels por polegada (ppi, em inglês).


Nas câmeras digitais a resolução é dada por "megapixels", que nada mais são que "milhões de pixels", dados pela multiplicação da resolução da altura pela da largura da imagem. Por exemplo:

-Imagem com 120 px X 160px = 0.019MPX chamada também de padrão QSIF.

-Imagem com 480px x 640px = 0.0307MPX chamada também de padrão VGA.

-Imagem com 4.200px x 2690px = 11.298MPX chamada também de padrão WUQSXGA.

[editar] Captando a cor

A maior parte dos sensores utilizam o filtering para captar a luz nas suas três cores primárias. Assim que a câmara gravar as três cores, combina-as para criar o espectro todo.

Isto é feito de várias maneiras.

  • Três sensores separados, presentes em câmaras de alta qualidade, em que cada um regista uma determinada cor. Existe um divisor de luz, que divide a luz pelas três cores que vão incidir em três sensores diferentes, cada sensor capta uma determinada cor. Nestas câmaras os três sensores vêm exactamente a mesma imagem só que em gamas de luz diferentes. Combinando as imagens dos três sensores, forma-se uma só a cores.
  • Um sensor, que vai captando a luz que vai atravessar um filtro vermelho, verde e azul (que está em rotação), ou seja o sensor grava a informação recebida para cada momento em que passa por um filtro diferente. A imagem não é rigorosamente a mesma para cada cor, mesmo que este processo seja feito em milésimos de segundo.
  • Ainda temos o sistema mais económico, que é ter uma matriz em que cada uma das células é uma cor primária, o que se faz é interpolação, ou um palpite educado, baseado na informação da célula vizinha, contudo essa inerpolação, tão combatida pelos profissionais pode ser minimizada com o aumento de pixels, ou sensores de luminosidade, diminuindo a margem de erro.

O sistema mas comum é o Bayer filter pattern, que é uma matriz onde alterna em cada linha de acordo com dois tipos de linha: uma é a sucessão vermelho e verde, e a outra linha é a sucessão azul e verde. Portanto no total temos a mesma quantidade de células verdes do que a soma das células azuis e vermelhas.

A razão disto é que o olho humano é mais sensível à luz verde.

Ora temos apenas um sensor e a informação de cada cor é gravada ao mesmo tempo. Então temos um mosaico de vermelho, verde e azul, onde cada pixel tem diferente intensidade. As câmaras têm então um algoritmo de "des-mosaico": a cor verdadeira de cada pixel será determinado pelo valor médio dos pixeis adjuntos. Existe também um outro sistema, o Foveon X3 sensor, que permite captar quatro cores, ciano, magenta, amarelo e preto ou CYMK, m inglês, e não três como os convencionais.

[editar] Exposição e focagem

Samsung S750.
Samsung S750.

Para controlar a quantidade de luz que chega ao sensor(s), existem 2 componentes:

  • a abertura, que é o tamanho de abertura do diafragma;
  • a velocidade do obturador, que é o tempo de exposição de luz nos sensores.

[editar] Lente e foco

As lentes das câmaras digitais são muito similares às das convencionais.

No entanto é de referir que a distância focal é a distância entre as lentes e o sensor. Isto é que vai determinar o zoom da máquina. Aumentando a distância estaremos a fazer um zoom in Existem as seguinte opções:

  • Objectivas de foco fixo e de zoom fixo
  • Objectivas de zoom óptico com focagem automática
  • Objectivas de zoom digital
  • Sistemas de objectivas intermutáveis

[editar] Armazenamento e compressão

A maioria das câmaras digitais conecta-se a um computador ou impressora por meio de um cabo USB.  O conector mais comum para a câmara é o Mini B de cinco pinos (em preto, à direita).
A maioria das câmaras digitais conecta-se a um computador ou impressora por meio de um cabo USB. O conector mais comum para a câmara é o Mini B de cinco pinos (em preto, à direita).

A maioria das câmaras digitais têm uma tela LCD, permitindo a visualização imediata das fotos. Esta pode considerar-se como uma grande vantagem em comparação com o método convencional.

As câmaras permitem um sistema de armazenamento de dados. Para a transferência dos dados por fios, existem várias conexões:


Compartimento para cartão de memória do tipo SD aberto
Compartimento para cartão de memória do tipo SD aberto

Se o próprio sistema de armazenamento da câmara for amovível, podem ser dos seguintes tipos:

Ver artigo principal: Cartão de memória


Conector Mini B de cinco pinos para cabo USB em uma câmara compacta
Conector Mini B de cinco pinos para cabo USB em uma câmara compacta

O tipo de ficheiros em que essas fotos são armazenadas costumam ter os seguintes formatos:

[editar] Ver também

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