CCD, RGB e Shutter Lag

Sensor CMOS responsável pela captação das imagens.

Quanto tempo você pode pedir para um peixe esperar você fazer a foto ?

Com a constante adaptação do equipamento digital à foto-sub, muitas vezes fica complicado entender o comportamento destes dispositivos a este novo meio ambiente porque mal sabemos seus princípios. Se fosse há pouco menos de 10 anos atrás estaríamos discutindo aqui emulsões de filmes, processos químicos de revelação para cromos, negativos ou P/Bs após uma sessão de fotografias com Nikonos ou SLRs em caixas estanques.

Agora o que impera sem piedade é o digital, seja com máquinas compactas com caixinhas estanques a avançadas DSLR (SLR Digital) e até anfíbias digitais. Ou seja, temos que voltar a aprender ao menos um princípio básico para poder usá-lo com mais eficiência.

Hoje em dia, o processo de fazer cópias em papel (fotos) é o mesmo tanto para filme quanto para digital. Se você levar um filme a um minilab, lá irão escaneá-lo para algum formato de arquivo TIFF, JPG, PSD (ou qualquer outro) e irá para uma impressora de alta capacidade resolutiva já com papel fotográfico.

Mas se for com imagens de uma câmera digital, já estará no formato de arquivo de imagem sem precisar passar ao scanner; e irá muitas vezes diretamente para a impressora. Note que o que mudou já não é o “depois”, e sim o “antes”. Ou seja, a diferença que estamos lidando é que no caso do filme foi uma “captura química” em película que posteriormente foi convertido ao digital, e na máquina digital a captura foi diretamente para um cartão de memória.

Praticamente todos os princípios básicos da câmera digital, assim como das objetivas e da formação da imagem em seu interior, continuam sendo idênticos aos da fotografia convencional. A diferença é que na câmera digital a imagem não atinge uma emulsão fotossensível (filme) e sim um dispositivo eletrônico sensível à luz. Existem vários dispositivos (e muitos estão sendo criados ou melhorados), mas o mais comum é chamado de CCD*1 (Charge Coupled Device) ou Dispositivo de Carga Acoplada.

Este dispositivo é responsável por interpretar os impulsos luminosos da imagem quanto à sua intensidade (luminância) e coloração (crominância). Estas informações são codificadas de forma digital e armazenadas numa memória temporária (buffer memory) e posteriormente enviadas para um dispositivo de armazenagem (memory stick,disquete, hard disk, ou outro) ou enviadas diretamente para um computador (ou qualquer outro tipo de mídia).

Quando fotografia propriamente dita foi inventada, se podia somente registrar imagens em preto e branco. A busca da cor foi um processo longo e árduo, e em vários casos, o fotógrafo coloria manualmente suas fotos !   Para isso, o bom fotógrafo era também um bom pintor.

Uma inovação importante foi a descoberta de Maxwell’s em 1860 de que fotos coloridas podiam ser formadas usando-se filtros vermelhos, azuis e verdes, e então projetadas sobre uma tela com três projetores diferentes, cada um equipado com o mesmo filtro de cor de acordo com sua imagem. Quando juntas, as três imagens formaram uma imagem de cor sólida. Nasce então o que estamos usando até hoje um padrão conhecido como RGB (Red / Blue / Green) *2.

No fundo, a câmera digital é parecida com uma máquina de filme 35mm, a diferença é a luz passa a sensibilizar o CCD, e não uma emulsão química que é o filme.

A maioria dos CCD´s usam uma matriz RBG com filtros orgânicos sobre sua camada no padrão Bayer com 50% de verde, 25% de vermelho e 25% de azul formando cada unidade chamada fotosite que representa um pixel ao fazer a captura.

Após cada fotosite do CCD ser sensibilizado, há um processo chamado interpolação: Os canais RGB se misturam absorvendo uma determinada carga elétrica que passará a um conversor análogo-digital transformando em um número binário de potência de 2 que representará um produto dos valores de 0 a 255 com R (vermelho), G (verde) e B (azul) num total de 16 milhões de possibilidades.

O CCD envia até memória interna da câmera (chamada de buffer memory) essas informações, onde é transformada para algum formato (TIFF, JPEG, RAW) e transferida para o cartão de memória onde será armazenada. Algumas câmeras precisam esperar todo esse processo antes de tirar outra foto, outras têm um buffer memory de grande capacidade, e rápido o suficiente para liberar a câmera para uma próxima foto.

Este tempo de demora de transferência que pode ser decisivo para o fotógrafo refazer sua foto em sequência chama-se Shutter Lag. É bem conhecido que câmeras digitais amadoras têm um shutter lag longo, e já as profissionais são equipadas de mais memória de buffer, mais processadores e tecnologia de maior condutância permitindo assim uma captura quase instantânea da cena.

Enfim, a foto-sub é muito dinâmica, os seres marinhos muitas vezes são rápidos; e antes de adquirir um equipamento digital, conhecer os princípios da básicos formação de sua imagem e o tempo para refazer sua foto pode ser decisivo para transformar seu mergulho prazeroso numa decepção de lhe ter literalmente “escapado” aquela foto.

Afinal, quanto tempo você pode pedir para um peixe esperar você fazer a foto ?

1 O CCD captura a luz em pequenas partículas em sua superfície chamadas de fotosites; recebem este nome devido ao modo como a carga elétrica é lida após a exposição: Os fotosites absorvem a luz emitida em forma de carga elétrica.

Cada descarga elétrica irá representar um pixel. As descargas elétricas formam filas, sendo a primeira fila transferida para um dispositivo de leitura. Aí o sinal é levado a um amplificador e daí para um conversor de análogo para digital.

CMOSUma vez a fila tenha sido lida, sua carga elétrica no dispositivo de leitura é apagada e todas as filas se movem para a fila vazia. A próxima fila então entra no dispositivo de leitura. As descargas em cada fila estão “acopladas” aquelas da fila de cima de modos que quando se move, a próxima fila desce para preencher o vazio. Deste modo, cada fila pode ser lida, uma de cada vez, capturando a imagem de cima para baixo.

*2 Observe bem que o RGB são cores que se sobrepoem até formar a cor branca, e por isso são chamadas de cores aditivas.

Este princípio funciona tanto para as projeções de imagens quanto para captura.

Já na imagem no papel (foto) estamos lidando não com um fenômeno de projeção, mas de reflexão.

Neste caso, ao fazer a impressão em papel o padrão RGB é substituído pelo CMYK (Ciano, Magenta, Amarelo e o K como preto), onde as cores são subtrativas e a conjunção delas tende a chegar ao preto.

Digo “tende a chegar” pois não chega a ser um preto, mas uma tonalidade muito escura de marrom.

Christian Sgarbi
Instrutor de fotografia pela ADS International, desenvolveu a primeira revista virtual de fotosub no país, a Virtualfotosub e atualmente integra a CEDSU (Comissão de Evento Digital Submerso).