Entende como funciona a câmara do teu smartphone!

Para poderes registar imagens decentes com o teu smartphone, é preciso utilizar os seus diversos componentes e software. Sabe como tudo funciona!
Escrito por Wagner Pedro e
4 mins de leitura
Entende como funciona a câmara do teu smartphone!
Photo by Taan Huyn / Unsplash
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É fácil tirar uma foto em qualquer smartphone: basta apontar o aparelho para o que pretendes fotografar e apertar o botão obturador. No entanto, o processo para exibir a imagem pronta não é tão simples assim e envolvendo diversas partes que, muitas vezes, nem sequer sabemos que existe.

Neste artigo, vamos mostrar-te como funciona a câmara de um smartphone, explicando como cada parte trabalha para entregar imagens de qualidade que, na maioria das vezes, são geradas em menos de 1 segundo.

Lentes

Lentes de um smartphone

As lentes são o primeiro passo para a construção de uma foto. Antes da luz atingir o sensor, ela passa primeiro por um pequeno orifício dentro do módulo da câmara do aparelho. O tamanho desse "buraco", conhecido como abertura, determina a quantidade de luz que deve entrar. No geral, quanto maior a abertura, melhor a qualidade final da imagem.

Após permitir a passagem de luz, a lente direciona a quantidade recebida para o sensor. Os smartphones trazem várias lentes, posicionadas umas atrás da outras. Assim, é possível corrigir possíveis problemas de luminosidade, como diferentes comprimentos de onda e refrações que podem afetar as cores e nitidez da foto.

Sensor

O sensor de uma câmara

O sensor, construído à base de silício, é responsável por transformar fótons (luz) em elétrons (sinais elétricos). Essa conversão acontece em milhões de photosites na própria superfície do componente.

Funciona assim: se nenhum fóton chegar ao photosite, o sensor mostrará o pixel como preto. Porém, se muitos fótons atingirem o photosite, o pixel será branco. Na fotografia, o número de tons de cinza que um sensor consegue captar é chamado de profundidade de bits.

Para gerar imagens coloridas, cada photosite entrega um filtro de cor que permite a passagem de luz vermelha, verde e azul (RGB). Isso garante a produção de fotos com pixels coloridos que, após serem combinados usando diversos algoritmos, podem adicionar as cores necessárias.

Os photosites são medidos em micrómetros e, quanto maior o seu tamanho, maior a quantidade de luz captada, especialmente em ambientes mais escuros. A mesma ideia se aplica ao sensor e aos pixels.

Software

ISP aplica cores na imagem

Após o sensor converter a luz em sinal elétrico, o processador de imagem (ISP) entra em ação para transformar a informação recebida em um arquivo de qualidade.

Como os dados recebidos estão a preto e branco, o trabalho do ISP é trazer de volta as cores usando um processo chamado matriz de filtro de cores. No entanto, apesar dessa técnica restaurar a coloração, os pixels da imagem têm intensidades diferentes de vermelho, verde e azul.

Para corrigir esse "problema", o ISP aplica o processo demosaicing, que modifica as cores dos pixels com base nas cores dos seus vizinhos. Por exemplo, se houver vários pixels verdes e vermelhos em uma única área, mas quase nenhum azul, o algoritmo irá convertê-los em amarelo.

Assim que a imagem é gerada, o software ainda aplica automaticamente algum nível de remoção de ruído e nitidez para só então entregar o arquivo final ao utilizador.

Foco

Foco automático

A maioria dos smartphones disponibiliza um sistema de foco automático controlado por software ou, dependendo do modelo, um hardware extra para aprimorar a detecção. Essas duas soluções são conhecidas como foco passivo e ativo, respectivamente.

O primeiro utiliza dados captados pelo sensor para ajustar as lentes e garantir o foco da imagem. Essa técnica baseia-se na detecção do contraste, mas existe um método mais eficaz chamado de detecção de fase, que funciona liberando a mesma quantidade de luz em dois sensores.

O foco ativo, por outro lado, trabalha com um hardware extra para determinar a distância do aparelho até ao assunto da imagem. A Google, por exemplo, implementou o chip Soli no Pixel 4, enquanto a Apple tem o sensor LiDAR que, além de auxiliar em tarefas de realidade aumentada, melhora o foco do iPhone.

Estabilização de imagem

Para tirar uma foto decente ou até mesmo gravar um vídeo, é necessário manter o smartphone estável. Pensando nisso, as fabricantes colocam algum tipo de estabilização nos seus modelos para diminuir o movimento da câmara. Há dois modos disponíveis no mercado: óptico e eletrónico.

A estabilização óptica (OIS) utiliza um giroscópio e pequenos eletroímãs para detetar o movimento e mover as lentes e o sensor conforme o necessário, enquanto a eletrónica (EIS) depende do acelerómetro do telefone para analisar os movimentos e mover os quadros da imagem.

Diversos aparelhos trazem um sistema que combina essas duas tecnologias, normalmente chamada de estabilização híbrida. Assim, é possível obter um melhor desempenho, especialmente em gravação de vídeos.

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