Curso de Fotografia Digital – 3ª Lição

3. COMO FUNCIONA A CÂMARA DIGITAL 

CONTEÚDO

A Exposição

Afinal, é tudo Preto e Branco? O que é cor?

Do preto e branco para colorido

Tem um computador dentro da sua câmara

As câmaras digitais são muito parecidas com as convencionais. As duas possuem uma lente, uma abertura, e um obturador. A lente leva a luz da cena no foco para dentro da câmara, assim expondo uma imagem. A abertura é um furo que pode ser feito menor ou maior para controlar a quantidade de luz entrando na câmara. O obturador é um dispositivo que pode ser aberto ou fechado para controlar o tempo que a luz é permitida entrar para gravar a imagem.

A Nikon Coolpix 4300 parece com uma câmara tradicional de filme.	A Nikon Coolpix 3500 já é bem diferente.

A grande diferença entre câmaras tradicionais e câmaras digitais é como elas captam a imagem. Em vez de filme, as câmaras digitais usam um dispositivo eletrônico chamado o sensor da imagem, geralmente um dispositivo CCD (Charge Coupled Device). A superfície de cada uma destes sensores contém centenas des milhares ou milhões de diodos foto-sensíveis chamados foto-sites, foto-elementos, ou pixeis. Cada fotoelemento representa um único pixel na fotografia que será criada.

Um fotosensor sobreposto a uma imagem ampliada de uma pequena parte dos seus fotoelementos. Imagem cortesia da IBM.

A exposição

Quando você pressiona o botão do obturador de uma câmara digital, uma fotocélula mede a luz entrando pela lente, e a câmara ajusta a abertura e velocidade do obturador para obter a exposição correta. Quando o obturador abre momentaneamente, cada pixel no sensor da imagem grava a luminosidade da luz que cai nele, acumulando uma carga elétrica. Quanto mais luz cai no pixel, mais alta a carga que ele cria. Os pixeis que captam a luz de áreas muito iluminadas terão cargas elevadas. Aqueles capturando luz das sombras terão cargas baixas.
Quando o obturador se fecha, a carga de cada pixel é medida e convertida em um número. A série dos números pode então ser usada para reconstruir a imagem, ajustando a cor e o brilho dos pixeis representados na tela ou no impresso.

Quando o obturador se abre, a luz chega até o fotosensor para dar forma à imagem. Cortesia da Canon.

Na realidade, tudo é preto e branco

Pode surpreender, mas os pixeis em um sensor da imagem podem somente capturar o brilho, não cor. Eles gravam somente tons de cinza, em 256 tons variados, do preto até o branco puro. Como a câmara cria uma imagem colorida dos tons de cinza é interessante.

	A escala de tons de cinza usado pela câmara digital contem 256 tons, do branco puro ao preto puro.

Então, o que é cor?

Quando a fotografia foi inventada, existia apenas fotografia preto e branco. A busca para a cor era um processo longo e difícil, e por muitos anos, a única opção era de pintar, ou “colorir” as fotos.

	Cortesia U.S. Library of Congress.

Um grande avanço veio em 1860, quando James Clerk Maxwell descobriu que uma foto colorida poderia ser criada usando filtros vermelho, azul e verde. Ele pediu para que um fotografo fotografasse uma cena tres vezes, cada uma com outro filtro na lente. Essas três imagens foram projetadas numa tela, com três projetores simultaneamente, cada um com um filtro diferente. Casando as imagens projetadas, se formou uma imagem colorida. Mais de cem anos mais tarde, os foto-sensores de hoje funcionam de maneira bastante parecida.

As cores numa imagem fotográfica geralmente são baseadas nas três cores primarias: vermelho, verde, e azul (RGB). Isto é chamado o sistema aditivo da cor porque quando as três cores são combinadas ou adicionadas em quantidades iguais, dão luz branca. o sistema aditivo RGB é usado sempre quando a luz é projetada para dar a cor, como por exemplo no monitor, e até no próprio olho.

O RGB usa cores aditivas. Quando todos as três forem misturadas em quantidades iguais, dão forma ao branco. Quando o vermelho e o verde são sobrepostos, formam o amarelo, e assim por diante.

De preto e branco à cor

Já que a luz de dia é composta de luz vermelha, verde e azul, colocando filtros vermelho, verde e azul sobre os pixeis individuais no fotosensor podemos criar imagens coloridas da mesma maneira que Maxwell fez em 1860. Na configuração Bayer, existem duas vezes mais filtros verdes que filtros azuis ou vermelhos. Isso é porque o olho humano é mais sensível a variações em tons verdes.

Filtros coloridos cobrem cada photoreceptor no sensor da imagem, assim permitindo que cada fotoreceptor capta somente a intensidade de sua respectiva cor. As microlentes transparentes intensificam a luz captada, deixando o fotosensor mais sensível. Cortesia de Fuji

Com os filtros coloridos, cada pixel pode registrar apenas a intensidade da luz da cor que coincide com seu filtro. Por exemplo, um pixel com um filtro vermelho registra apenas a intensidade de luz vermelha caindo nele. Para determinar qual cor será gravada naquele pixel da imagem, um processo chamado “interpolação” é aplicado, sendo que a intensidade da luz deste pixel é comparada com a intensidade de luz de cada cor dos pixeis adjacentes. Ou seja, se o pixel vermelho indica muita luz, o processo compara seus vizinhos verdes e azuis. Se eles também mostram muita luz, pode ser determinado que a luz naquela região do sensor é branca. Afinal, oito pixeis são analisados para criar a cor de um. Este processo exige muito processamento pelo computador interno da câmara, e por isso tem um momento de demora entre bater uma foto e poder bater a próxima.

Como a cor é interpolada

Tem um computador dentro da sua câmara

Cada vez que você bate uma fotografia, milhões de cálculos são feitos no espaço de menos de alguns segundos. São estes cálculos que permitem que a câmara analisa, capta, comprime, filtra, armazena, transfere e apresenta a imagem. Todos estes cálculos são executados por um microprocessador na câmara similar a esse em seu computador.