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Tudo Que Você Precisa Saber Sobre Sensores de Câmeras Digitais


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Tudo Que Você Precisa Saber Sobre Sensores de Câmeras Digitais

Tamanho do Sensor é Documento

Embora as câmeras analógicas tenham vários formatos de filme, incluindo aqueles para formatos médios e grandes, o tamanho de filme mais popular foi o de 35 milímetros. Portanto, mesmo os sensores das câmeras digitais de hoje são frequentemente comparados ao filme de 35 mm. Na verdade, sensores que são do mesmo tamanho do filme de 35 milímetros são chamados de sensores "full frame". Como você pode imaginar, em termos de processador, esses sensores são muito grandes. Portanto, os sensores de imagem na maioria das câmeras digitais tendem a ser menores do que a área de imagem 24 mm x 36 mm das câmeras full frame de 35 mm. Na verdade, alguns tendem a ser muito, muito menores.

Para complicar a situação para o usuário final, não existe qualquer sistema de medição de sensores unificado. Alguns fabricantes medem em polegadas, outros medem em milímetros. Alguns medem horizontal e verticalmente, enquanto outros medem na diagonal. Na maior parte das vezes, os sensores se encaixam em diferentes tipos. Você vai ouvir as expressões como 2/3", 1/1.8" e 1/2,7". Estes são tamanhos típicos que são geralmente utilizados em CCDs em câmeras menores, com foco automático. Câmeras SLR com lentes intercambiáveis geralmente usam sensores maiores. Dois dos tamanhos mais comuns de SLR são o tipo 4/3" e o tipo 1.8" APS-C.

As frações dadas na nomeação dos tipos de sensor são na verdade maiores do que as reais dimensões. Dizem que esta convenção de nomenclatura é uma regressão à forma como os tubos de imagem de TVs eram chamados nos anos de 1950. Obviamente estas convenções de nomenclatura deveriam ter sido descartadas há muito tempo, mas ainda continuam em vigor sabe-se lá o porquê.

A tabela abaixo apresenta essas diversas dimensões e suas reais medidas na vertical, horizontal e diagonal. Aspect Ratio é a relação da largura para a altura.

Tipo

Medidas (L x A)

Medida Diagonal

Relação de Aspecto

2/3” 

8,80 mm x 6,60 mm

11,00 mm

4:3

1/1.8”

7,18 mm x 5,32 mm

9,00 mm

4:3

1 /2.7”

5,37 mm x 4,04 mm

6,72 mm

4:3

4/3”

18,0 mm x 13,5 mm

22,5 mm

4:3

1.8” (APS-C)

22,7 mm x 15,1 mm

27,26 mm

3:2

Filme 35 mm

36 mm x 24 mm

43,3 mm

3:2

A convenção de nomenclatura APS (Active-Pixel Sensor – Sensor de Pixel Ativo) parece estar um pouco distante do tipo de nome com "fração". No entanto, não é menos confusa porque fabricantes diferentes usam tamanhos de APS diferentes. O tipo APS-C mencionado acima é um tamanho popular de chip APS, mas alguns chips APS-C da Nikon são um pouco maiores e alguns chips APS-C da Canon são um pouco menores. A Canon também tem um sensor APS-H maior.

Para ter ideia da diferença nos tamanhos de sensores, veja a Figura 1, que mostra uma imagem do sensor maior em comparação ao sensor menor.

sensor
Figura 1: Comparação da dimensão relativa de um sensor completo (25 mm x 24 mm) com um sensor tipo 1/1.8" (7,18 mm x 5,32 mm).

A razão pela qual o tamanho do sensor é tão importante pode ser facilmente reconhecida quando se vislumbra os milhões de megapixels no sensor. Como você deve saber, ou deve ter lido em nosso tutorial Tudo Que Você Precisa Saber Sobre Megapixels, os fabricantes aumentam constantemente o número de megapixels numa tentativa de aliciar fotógrafos para comprar suas câmeras. 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. Quando os pixels não recebem luz suficiente, o resultado é o que chamamos de "ruído". Colocando de maneira simples, ruído é a presença de salpicos de cores que não pertencem à fotografia.

Assim, mantidas inalteradas todas as outras coisas, milhões de fotodiodos espremidos num sensor pequeno irá resultar em fotos piores do que o mesmo número de fotodiodos dispostos em um sensor maior. Se o sensor for maior ou a contagem de megapixels for menor, cada fotodiodo pode ser maior. Assim, com o mesmo número de pixels, um sensor maior irá capturar mais luz por fotodiodo do que um sensor menor, e produzirá uma imagem melhor.

Um sensor pequeno não é totalmente ruim. Ele permite que a câmera seja pequena e bastante portátil. É por isso que câmeras digitais podem ser muito menores do que câmeras de filme. Sensores menores são também mais baratos, o que pode ajudar a manter o custo das câmeras mais acessível. Portanto, há espaço para grandes e pequenos sensores no mercado de fotografia, mas o consumidor deve compreender que um sensor pequeno pode resolver um problema e, ao mesmo, criar outro.


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Comentários de usuários

Respostas recomendadas

  • Membro VIP

Tópico para a discussão do seguinte conteúdo publicado no Clube do Hardware:


Tudo Que Você Precisa Saber Sobre Sensores de Câmeras Digitais


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


Comentários são bem-vindos.


Atenciosamente,
Equipe Clube do Hardware
https://www.clubedohardware.com.br

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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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  • Administrador
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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  • Membro VIP
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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  • Membro VIP
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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