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sexta-feira, 8 de maio de 2020

Explicação sobre sensores de câmeras e Mp no Facebook.

Em uma discussão no Facebook eu dei uma explicação tão rica em informações que resolvi publicar aqui também. Acho que me empolguei.
 
Então eis o texto:
 
Vou explicar um pouco sobre a ilusão dos Mega pixels (Mp) e como funcionam os sensores de câmeras.

Mais Mp pode ser muito bom para grandes impressões, grandes ampliações, mas existem efeitos colaterais.

Existem tecnologias e níveis e variações de tecnologias para sensores eletrônicos. Por exemplo, as duas principais tecnologias são CCD e CMOS. Atualmente não se usa mais o CCD, pois parece ter atingido o limite de desenvolvimento e não tem mais como melhorar, ou se tiver, não vale muito o trabalho para isto. Basicamente só se usa CMOS, que além de superior, ainda tem perspectivas de melhoras.

Então, dentro de uma mesma tecnologia, nível de desenvolvimento dela e tamanho de sensor, quanto mais Mp pior é a imagem. O tamanho do pixel também é importante para a qualidade da imagem. Quanto menor pior. Explicação adiante.

Todo circuito eletrônico gera ruído, e ele é influenciado pela temperatura. Por isto que em casos especiais se usa resfriamento por nitrogênio líquido (Cerca de -200 graus Celsius.). Sensores de grandes telescópios são refrigerados a nitrogênio líquido (pelo menos) pelo que eu soube, e faz todo sentido.

Quem já colocou um amplificador no volume máximo sem sinal de entrada já deve ter escutado um ruído saindo das caixas de som. Este é uma mistura de ruído captado pelo aparelho com o gerado por ele mesmo e pela sua fonte de alimentação.

Mas a câmera não é digital? A câmera sim, mas o sensor dela é analógico. Sempre é analógico (Não é filme fotográfico, que acho errado chamar filme fotográfico de analógico, e já dá para suspeitar o motivo.) (Também cabe explicar que li uma vez um artigo sobre um sensor realmente digital, e que ironicamente funciona de forma quase igual a um filme fotográfico.).

Depois da captura da imagem feita pelo sensor, o sinal capturado tem que ser amplificado e depois digitalizado. Só que o sensor gera o seu ruído eletrônico, tal como o amplificador e parte do digitalizador (Não estou levando em conta o ruído de digitalização, que é uma história muito diferente.).

O sensor tem uma sensibilidade natural dele, e as variações de ISO (de sensibilidade) são normalmente feitas no amplificador, alterando o ganho dele. Então não é correto, é inexato, falar que aumentar o ISO aumenta o ruído. Aumentar o ISO evidencia mais o ruído do sensor.

Uma das técnicas usadas para reduzir os ruídos é colocar todas as etapas em único chip, isto é, o mesmo circuito integrado tem o sensor, os amplificadores, digitalizadores, circuitos de controle etc, já saindo do CI já digitalizado em 12, 14, ou até mesmo 16 bits por pixel.

Agora voltemos ao tamanho do pixel do sensor.

Mais Mp em um sensor de mesmo tamanho gera pixels menores, que tem menos área de captação de luz. Isto pode aumentar a necessidade de amplificação de sinal, e/ou aumento de sensibilidade dos circuitos, o que vai captar e amplificar mais ruído.

Por isto que alguns campos da fotografia tem que usar câmeras maiores, mais pesadas e mais caras, para terem sensores maiores, com pixels maiores, e assim mais captação de luz e melhor qualidade de imagem. (Além de outros recursos.)

Mas desenvolvimento tecnológico também é importante. Por exemplo, câmeras de 45 Mp (sensores CMOS) atuais tem uma qualidade de imagem bem melhor do que as de 24 Mp (sensores CMOS) de 10 anos antes.

Celulares de 16 Mp (sensores CMOS) atuais tem qualidade de imagem muito superior do que as câmeras digitais de 20 anos atrás com 2 Mp (sensores CCD). E não estou falando de resolução, e sim, qualidade da imagem do pixel.

E falando em 2 Mp, para quase tudo o que as pessoas fazem atualmente bastaria 2 Mp. Redes sociais não precisam de resoluções muito altas. Quase tudo que publico em redes sociais eu reduzo para 0.5 Mp antes de publicar.