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Tudo Que Você Precisa Saber Sobre Sensores de Câmeras Digitais

        82.337 Visualizações     6 comentários     Tutoriais   

Neste tutorial nós ensinaremos tudo o que é necessário saber sobre um dos componentes mais importantes das câmeras digitais: o sensor.


Introdução

O sensor é a parte da câmera digital que captura luz para criar uma imagem. É análogo ao filme das câmeras não-digitais. Semelhante à camada de material sensível à luz em película fotográfica, o sensor de uma câmera digital tem células sensíveis à luz. Neste tutorial, vamos ensinar-lhe tudo que você precisa saber sobre este importante componente.

Embora existam diferenças de concepção técnica nos sensores da câmera digital, todos eles operam sob os mesmos princípios básicos. Um sensor possui milhões de células sensíveis à luz, ou fotodiodos, sobre um pedaço de silício. Cada um deles gera uma carga elétrica quando atingido por uma partícula de luz que entra na câmera através da lente. Um filtro colorido produz a coloração adequada. Em seguida, o processamento da câmera transforma estas cargas elétricas em uma imagem que é então armazenada na memória da câmera ou em seu cartão de memória. Cada fotodiodo cria um pixel na imagem final. É daí que vem o termo megapixels. Pixels são os pequenos pedaços de informação criados pelos fotodiodos sensíveis à luz. Milhões de pixels são combinadas para criar uma imagem.

Existem dois principais tipos de sensores de câmera digital: CCD (Charge Coupled Device – Dispositivo de Carga Acoplada) e CMOS (Complimentary Metal-Oxide Semiconductor – Semicondutor de Óxido Metálico Complementar). Existem diferenças técnicas envolvidas, incluindo a concepção dos circuitos, mas ambos desempenham a mesma função. Os processadores CMOS têm melhor relação custo / beneficio e são mais fáceis para serem produzidos em tamanhos maiores, por isso são muitas vezes utilizados em câmeras SLR (Single Lens Reflex – De Lentes Intercambiáveis) maiores. Processadores CMOS também consomem menos energia, de forma que são comumente usados em telefones celulares. A maioria das filmadoras e câmeras automáticas compactas utilizam sensor CCD mais comum.

Vários outros tipos de sensores também estão disponíveis, mas eles são muito menos populares. O Foveon X3 é um chip mais recente que é na verdade um tipo de sensor CMOS com um processamento de cor especial. Atualmente é utilizado apenas em algumas câmeras Sigma e Polaroid. A Fujifilm também produz algumas das suas máquinas fotográficas com um sensor especial denominado Super CCD. Trata-se de um CCD convencional com fotocélulas individuais que são dispostas em um padrão alveolado diagonal em vez do padrão horizontal/vertical em grade utilizado na maioria dos sensores.

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Comentários de usuários


Na tabela na página 2 neste artigo o valor da diagonal do sensor APS-C está errado.

Deve ser algum valor próximo dos 27mm (pelas medidas que estão lá, lembrando que pode variar um pouco e chegar nos 30mm).

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Sejam duas câmeras. O tamanho do sensor é o mesmo.

As câmeras são do mesmo fabricante, com as mesmas lentes, e os

mesmos recursos, enfim, são idênticas, até o tamanho do sensor é

o mesmo. O preço é irrelevante nesta questão.

A única diferença é que uma tem 6 MP no sensor e a outra tem 10 MP.

Claro que a de 10 vai ter mais ruído. Agora eu pergunto:

E se usarmos a câmera de 10 no modo de 6 MP ?

Ficará pior do que a mesma foto tirada na de 6 "nativos" ?

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Na tabela na página 2 neste artigo o valor da diagonal do sensor APS-C está errado.

Deve ser algum valor próximo dos 27mm (pelas medidas que estão lá, lembrando que pode variar um pouco e chegar nos 30mm).

Resposta da autora:

Gabriel,

A full frame 35 mm film is 36x24 mm. All APS sensors are smaller than that. I think he is saying that the higher number in my APS-C should be 27 or 30 instead of the 22.7 I have listed. I think he is wrong.

I took my measurements from a Canon APS-C. In going back and researching again, I find that Nikon has an APS-C that is about 23.6 -- still closer to my measurement than 27 or 28.

Wikipedia has the most explicit info:

http://en.wikipedia.org/wiki/APS-C

Check it out yourself and send the link to the reader if you think it would help. Also, I would be happy to have an email discussion with him myself, if you like.

Sandy

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Resposta da autora:

Os valores da altura e largura estão corretos...

Só a diagonal que está errada. Pode ter sido algum erro de digitação somente.

Usando a própria resposta dela...

Se o APS-C tem que ser menor do que o 35mm então a diagonal dele também tem que ser menor do que a do filme 35mm.

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Fiquei com uma dúvida...não sei tem a ver mas enfim...

Vejamos,

Como os pixels são contados em milhões (megapixels), você pode imaginar que, para adicionar mais fotodiodos a um sensor de determinado tamanho para criar mais megapixels, os pixels têm que ser menores. Quanto menor o pixel, menor é a quantidade de luz com que ele pode lidar.

A minha dúvida é a seguinte, para acrescentar mais fotodiodos a um sensor que já é pequeno, o tamanho deles diminuem e quanto menor a quantidade de luz que ele recebe, pior a foto, mas como existem MAIS fotodiodos, essa luz que ele não conseguiu lidar não será absorvida pelo seu vizinho e em conjunto com todos os outros fazendo com que traga a imagem real e bem definida?

Ou viajei na maionese e se o fotodiodo for muito pequeno mesmo tendo mais deles em vez de melhorar ou trazer a imagem real, todos irão absorver pouca coisa e transformar a imagem final em algo nada fiel?

:wacko::mellow:

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Sejam duas câmeras. O tamanho do sensor é o mesmo.

As câmeras são do mesmo fabricante, com as mesmas lentes, e os

mesmos recursos, enfim, são idênticas, até o tamanho do sensor é

o mesmo. O preço é irrelevante nesta questão.

A única diferença é que uma tem 6 MP no sensor e a outra tem 10 MP.

Claro que a de 10 vai ter mais ruído. Agora eu pergunto:

E se usarmos a câmera de 10 no modo de 6 MP ?

Ficará pior do que a mesma foto tirada na de 6 "nativos" ?

Existem dois modos de uma maquina de 10MP tirar uma foto de 6MP (isso depende do modelo, do fabricante,...):

- Tirar a foto em 10MP e processar ela para diminuir o tamanho.

- Tirar a foto em 6MP usando somente a área central do sensor.

No primeiro caso você pode ter a mesma quantidade de ruido ou até menos ruido do que na máquina de 6MP. Esse ruido pode ser "disfarçado" pelo processamento na hora de reduzir o tamanho da imagem.

No segundo caso provavelmente você terá um aumento do ruido. Os pontos do seu sensor são menores. Mas então qual a vantagem de fazer isso?? Já viu as maquinas com "Smart Zoom" ou zoom extra? Fazendo isso você consegue um zoom maior na imagem (zoom óptico e não digital). Esse recurso é usado por maquinas da Panasonic, entre outras. Em alguns modelos da Panasonic o zoom óptico varia dependendo da resolução da foto.

Mas vale lembrar que entre uma maquina de 6MP e de 10MP tem diferença de tecnologias. Essas diferenças podem deixar o sensor mais sensível, podem ser no processador interno da maquina (o processamento da imagem dentro da maquina pode reduzir o ruido, mas deixa a imagem mais embaçada).

Fiquei com uma dúvida...não sei tem a ver mas enfim...

Vejamos,

A minha dúvida é a seguinte, para acrescentar mais fotodiodos a um sensor que já é pequeno, o tamanho deles diminuem e quanto menor a quantidade de luz que ele recebe, pior a foto, mas como existem MAIS fotodiodos, essa luz que ele não conseguiu lidar não será absorvida pelo seu vizinho e em conjunto com todos os outros fazendo com que traga a imagem real e bem definida?

Ou viajei na maionese e se o fotodiodo for muito pequeno mesmo tendo mais deles em vez de melhorar ou trazer a imagem real, todos irão absorver pouca coisa e transformar a imagem final em algo nada fiel?

:wacko::mellow:

Ao invés de pensar em aumentar a quantidade de pontos (pixel) é mais fácil pensar com o mesmo número de pontos para entender isso.

Imagina um sensor que cada ponto dele tem 0,01mm².

Bate um raio de luz uniforme nele com brilho de 0,1W/mm².

Qual a potência de luz que chegou neste sensor??

Resposta: 0,01mm²x0,1W/mm² = 0,001W

Agora imagina o sensor com o mesmo número de pontos mas com metade do tamanho (medida da diagonal, não da área).

A área dele passaria a ser 0,0025mm² (como é área é dividido por 4).

Com o mesmo brilho (0,1W/mm²) qual a potência que chega neste ponto?

Resposta: 0,00025W (ou seja, 25% do valor do primeiro ponto).

Mas continua chegando luz neste ponto? Sim, continua...

Mas essa luz é suficiente para ativar o sensor?? Para que ele tenha alguma resposta?

Talvez não, e por isso que o ponto menor pode gerar ruido na imagem, principalmente na área escura da foto (que a intensidade da luz é menor).

Agora pensando em aumentar o número de pontos...

Se aumentar o número de pontos com o mesmo tamanho de sensor cada ponto ficaria menor. Usando o raciocínio de cima eu poderia ter mais ruido em cada ponto...

Conclusão: Eu teria mais ruido na foto mas o tamanho de cada ponto do ruido seria menor.

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