Fotografia – Componente Teórica (6): Sensor e Imagem Digital

A câmara fotográfica digital veio revolucionar completamente o processo de captura de imagens. A película (filme) para o registo das imagens foi substituída pela imagem digital, esta dispensa o processo de revelação e é um sistema muito mais simples e cómodo para o armazenamento e visualização da fotografia.

A câmara digital regista as imagens através de um sensor do tipo CCD ou CMOS e armazena-as no cartão de memória da máquina.

Uma imagem digital é assim denominada porque a informação da imagem (forma, cor, textura, etc.) está totalmente codificada em linguagem binária («bits»), ou seja, a imagem bidimensional é representada por números.

Este tipo de imagem facilita o armazenamento, a transferência, a edição e a impressão ou reprodução da fotografia e outra das suas vantagens é o facto de não se degradar com o passar do tempo.

Podemos considerar dois tipos fundamentais de imagem digital, a imagem vectorial ou a imagem Bitmap.

A imagem vectorial tenta traduzir um objecto recorrendo a instrumentos de vectores matemáticos e é um tipo de imagem gerada a partir de descrições geométricas de formas e de desenho, tais como: rectas, pontos, curvas, polígonos simples, etc. Este tipo de imagem depende de algoritmos matemáticos para conseguirmos a máxima definição das formas e do seu preenchimento.

Por serem baseadas em vectores matemáticos estas imagens são mais “leves” e não perdem qualidade ao serem ampliadas pois os vectores adaptam-se facilmente a diferentes escalas. Outra das vantagens deste tipo de imagem é o facto de possibilitar o tratamento isolado de objectos ou zonas da fotografia.

A imagem do tipo Bitmap é a representação em duas dimensões de uma imagem como um conjunto finito de pontos por valores numéricos, formando uma grelha matemática, onde cada ponto é um «pixel» (Picture element). Tipicamente cada pixel de uma imagem é composto segundo o modelo RGB (red, green, blue). Este tipo de imagem tem uma enorme desvantagem pois ao aumentarmos as dimensões da fotografia os pixels vão-se distribuir por uma maior área o que vai tornar a imagem cada vez mais indefinida.

A qualidade deste tipo de imagem é dada por dois aspectos: a quantidade de pixel por polegada (resolução da imagem) e o número de pixels na horizontal e na vertical (tamanho da imagem).

Numa fotografia podemos considerar dois aspectos importantes: a Resolução e a Definição.

A Resolução da imagem digital é a quantidade de pixels que uma imagem «Bitmap» apresenta, ou seja, é o número de pontos que compõe uma imagem.

A Definição pode ser caracterizada como a qualidade que uma imagem apresenta, esta qualidade é conseguida através do equilíbrio entre: o brilho, o contraste, a tonalidade de cores e a focagem.

Estes conceitos não são totalmente dependentes um do outro mas, ainda assim, podemos verificar uma correlação entre ambos, pois, geralmente quanto melhor a resolução melhor é a sua definição.

Por toda a informação que cada imagem digital contém foi necessário convencionar ou normalizar a estrutura desta informação, ou seja, surgiu a necessidade de se criarem «formatos» de imagens usados para codificar as imagens de modo a que estas possam ser lidas e editadas de forma compatível.

Seguidamente iremos falar sucintamente sobre alguns destes formatos de imagens digitais.

JPEG (Joint Photographers Experts Group):foi projectado para comprimir as imagens reais, tanto coloridas como na escala de cinzas. Este formato tem como característica a perda de alguma qualidade de imagem e é utilizado nas imagens de Bitmap.

GIF (Graphics Interchange Format): É provavelmente o formato de arquivos gráficos mais popular. Foi criado para a transmissão de imagens do tipo bitmap pela Internet. Duas características importantes deste formato é o facto de suportar imagens animadas e 256 cores por frame e o facto de o factor de compressão não causar perda de qualidade da imagem.

BMP (Bitmap): É um formato normalmente usado pelos programas do Windows da Microsoft. É um formato que consegue uma representação bastante fiel do objecto através de uma descrição pixel a pixel e sem qualquer factor de compressão, o que resulta em ficheiros muito “pesados”.

EPS (Encapsulated Postscript): foi desenvolvido pela Adobe e é um formato que em vez de definir pixels é composto por um conjunto de comandos que são interpretados por dispositivos como uma impressora. Este formato pode ser utilizado para armazenar imagens bitmap ou vectoriais.

PCD (Kodak Photo CD): este é um formato lançado pela Kodak e é um sistema de digitalização e armazenamento de imagens. Com este formato um rolo de filme era capturado por um scanner e as imagens eram transformadas em arquivos digitais.

PICT: é um formato que permite armazenar simultaneamente imagens bitmap e vectoriais. Suporta «true color» e tem um método de compressão considerado bastante eficiente.

O sensor de uma máquina digital funciona como a película numa câmara fotográfica analógica, ou seja, são dois elementos que processam a imagem. O sensor é um chip que contém dezenas de milhões de transdutores fotossensíveis que são capazes de converter a energia luminosa que lhes é projectada das imagens em carga eléctrica que pode ser lida ou gravada sob a forma de imagem digital no cartão de memória da máquina.

Existem vários parâmetros que são usados para avaliar a performance de um sensor de imagem, sendo os mais usuais a gama dinâmica, a relação sinal/ruído e a sensibilidade à luz. Quanto maior o sensor melhor será a nitidez da imagem final – mais pontos de luz verdadeiros serão transformados em imagem.

Por exemplo:

  • Uma compacta como a Sony Cybershot tem um sensor de 7.2 x 5.3 mm
  • Uma câmara DSLR como a Canon Rebel XT tem um sensor de 22.2 x 14.8 mm
  • Uma câmara como a Nikon D3X tem um sensor de 35.9 x 24 mm

O sensor fica na sua câmara digital no mesmo lugar onde fica o filme na câmara analógica. Quando se tirava uma fotografia o filme rodava e ia para a próxima pose. O sensor não “roda”, ele envia a foto para o processador da câmara que por sua vez envia a informação para o cartão de memória, ficando a câmara pronta para a próxima foto.

Basicamente podemos considerar dois tipos de sensor: CCD e CMOS.

O sensor do tipo CCD (Charge Coupled Device) tem uma boa aceitação no mercado por ser mais sensível em situações de pouca luz e por criar imagens mais nítidas. Por outro lado os sensores do tipo CCD gastam muito mais bateria do que os sensores CMOS e tendem a ter resultados um pouco piores em situações de muita luz.

O sensor do tipo CMOS (Complementary Metal-Oxide Semi-conductor) tem a vantagem de consumir muito menos bateria e de ser muito mais barato . Porém a nitidez final, principalmente em situações de pouca luz, não tem uma qualidade superior ao CCD.

Localização do sensor numa máquina fotográfica digital.

Trabalho realizado por: Bruna Lucas, Carlota Gavinho, Miguel Rosa e Sara Silva – 12ºN 2009/2010

Imagens e compilação: António Marques/ Sala 17