Capítulo 3

Resolução da Imagem

Um dos pontos fundamentais, para simplificarmos, na tecnologia de uma câmera digital, é a sua capacidade de resolução. Para entendermos isso, vamos estudar como as máquinas fotográficas digitais capturam a imagem.

Como vimos nos capítulos anteriores, as câmeras digitais usam um equipamento chamado sensor de imagem. Trata-se de chips de silício do tamanho de uma unha, também conhecidos como CCD (Charge-Coupled Device), que contém diodos fotossensíveis, ou fotocélulas. No curto espaço de tempo em que o obturador é aberto, cada fotocélula grava a intensidade ou brilho da luz que a atinge por meio de uma carga elétrica; quanto mais luz, maior a carga. O brilho gravado por cada fotocélula é então armazenado como uma série de números binários que podem ser usados para reconstruir a cor e o brilho dos pontos da tela ou da tinta que imprimirão a imagem a partir de uma impressora.

As fotografias digitais são feitas de centenas de milhares ou até milhões de pequenos pontos chamados elementos da imagem, ou simplesmente pixels. Cada um desses pixels é capturado por uma única fotocélula do sensor de imagem ao se tirar uma foto, assim a quantidade de fotocélulas do sensor é que determina a quantidade de pixels numa imagem (e conseqüentemente, sua resolução, ou seja, a relação entre nitidez e tamanho da imagem). Portanto, numa câmera digital, cada fotocélula captura o brilho de um único pixel.

Resumindo, a fotografia digital, tanto impressa como a apresentada na tela, depende principalmente do número de pixels utilizados para criar a imagem (fator também conhecido como resolução). Esse número, como vimos, é determinado pela quantidade de fotocélulas existentes no sensor de imagem da câmera. A qualidade da imagem, contudo, não pode ser confundida com sua resolução. Entram muitos outros fatores nessa equação, como veremos adiante.

CMOS e CCD

Na verdade, existem atualmente disponíveis para câmeras digitais dois tipos diferentes de sensores de imagem. São o CCD e o CMOS. Vamos ver a diferença entre eles.

No CCD (Charge-Coupled Device), as medições de pixels são processadas sequencialmente pelo circuito que envolve o sensor, enquanto no APS (Active Pixel Sensors) a medição dos pixels são processadas
simultaneamente pelo circuito e fotocélulas ou pelo sensor por sí próprio. Capturar imagens com sensores CCD e APS equivale a geração de imagens em monitores CRT e LCD, respectivamente.

O sensor APS mais comum é o CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Os sensores CMOS foram usados inicialmente em câmeras simples, mas o desenvolvimento os levou para o extremo oposto – hoje câmeras topo de linha usam CMOS, tais como as mais avançadas DSLR. Ísso porque hoje os sensores CMOS são mais rápidos e baratos por serem integrados (o que os torna também mais energeticamente mais eficientes). Os CMOS mais conhecidos são os de quadro inteiro (full frame) e o APS-C.

Resolução e tamanho da imagem

Aqui está uma das diferenças básicas entre modelos de câmeras digitais (e seus preços): a capacidade de resolução da imagem (e subseqüente tamanho final da imagem). Outras diferenças são pertinentes
à capacidade do processador de imagem, e da quantidade de recursos disponíveis na câmera e seu grau de automação ou possibilidade de ajustes manuais.

Uma câmera com um sensor no qual cabem 1600 (largura) x 1200 (altura) fotocélulas gera uma imagem de 1600 x 1200 pixels. Então, para efeito de terminologia e definição da capacidade de uma câmera, dizemos simplesmente que ela tem uma resolução de 1600 x 1200 pixels, ou 1,92 megapixels. Atualmente as câmeras mais simples de celulares geram arquivos de 640 x 480 pixels, enquanto câmeras compactas de capacidade média estão por volta de 3648 x 2736 pixels (10 megapixels), e câmeras amadoras compactas atuais produzem imagens de 4416 x 3312 pixels (perto de 14 megapixels). Importante notar que algumas SLR profissionais já produzem mais de 21 milhões de pixels. Quanto maior a capacidade
de resolução, geralmente maior também o preço – embora isso não signifique qualidade de imagem. Outro detalhe importante é que quanto maior a imagem em pixel, maior o tamanho do arquivo resultante. Por isso, normalmente as câmeras digitais possuem uma regulagem para o tamanho do arquivo, dando a opção para o fotógrafo de escolher o modo de resolução. Além da preocupação com espaço de armazenamento e rapidez em transmissão pela Internet, em termos práticos deve-se levar em conta o tamanho com o qual se pretende imprimir a imagem.

Resolução    Tamanho em pixels     Tamanho de impressão

300 dpi          640 x 480                          5,42 x 4,06 cm
300 dpi         800 x 600                          6,77 x 5,08 cm
300 dpi       1024 x 768                         8,67 x 6,5 cm
300 dpi       2048 x 1536                      (3 MP) 13 x 17,33 cm
300 dpi      2272 x 1704                      (5 MP) 14,43 x 19,24 cm
300 dpi      3264 x 2448                     (8 MP) 20,73 x 27,64 cm
300 dpi      3648 x 2756                  (10 MP) 23,16 x 30,86 cm
300 dpi      4752 x 3168                  (15 MP) 30,18 x 40,23 cm
300 dpi      5616 x 3744                  (21 MP) 35,66 x 47,55 cm

Para calcular o tamanho com que um arquivo de imagem será impresso, basta dividir o tamanho em pixels pela resolução. Isso dá o resultado em polegadas (medida padrão). Para transformar em centímetros,
aos quais estamos mais acostumados, basta então multiplicar por 2,54. Exemplo, num arquivo com 3648 x 2756 pixels, pegamos os 3648 e dividimos por 300 dpi, o que é igual a 12,16”. Se multiplicarmos
esse valor de 12,16 por 2,54 (uma polegada vale 2,54 cm), teremos 30,86 cm. Depois fazemos a mesma conta com 2756, e chegamos a 23,16 cm. Assim, uma foto nessa resolução terá 23,16 x 30,86 cm.

O Tamanho da Imagem

A qualidade da fotografia digital, tanto impressa como a apresentada na tela, depende principalmente
do número de pixels utilizados para criar a imagem (fator também conhecido como resolução. Portanto, quanto mais pixels existirem em uma imagem, mais ela aceitará ampliações com qualidade; quanto menos pixels, menor a ampliação possível.

Existem dois tipos de resolução:

• ótica – a resolução ótica é o número absoluto de pixels que o sensor da imagem consegue capturar fisicamente durante a digitalização.
• interpolada – Por meio de software incorporado na câmera (qualquer programa editor de arquivos de imagem também pode fazer isso), é possível “acrescentar” mais pixels fictícios, num processo chamado “interpolação” – as imagens assim geradas apresentam geralmente inúmeras deficiências.

Quanto ao tamanho do pixel, outro fator determinante na qualidade da imagem, quanto maior o pixel, melhor a resolução. Câmeras digitais com muita resolução costumam ter pixels menores. Para melhor compreensão, um sensor de câmera digital DSLR com 10,1 megapixels pode ter tamanho de quadro inteiro, enquanto um sensor com 10,1 megapixels de câmera compacta pode ter apenas 1/10 do tamanho desse sensor ou até menos. Assim, o tamanho do pixel formador da imagem será de tamanho muito menor

Resoluções de impressoras e scanners

As resoluções de impressoras e dos scanners são geralmente definidas pelo número de pontos por polegadas (em português, a abreviação pouco usada seria ppp, correspondente ao inglês dpi) que imprimem ou escaneiam. No monitor, como os pontos correspondem aos pixels, pode-se dizer também pixels por polegada, enquanto na impressora prevalece o termo pontos por polegada, pois cada pixel pode ser representado por vários pontos de impressão. Como comparação, um monitor tem resolução de 72 dpi, uma impressora jato de tinta comum de 600 a 1400 dpi, e uma impressora comercial de 1400 a 2400 dpi ou mais. Contudo, é importante diferenciar entre a resolução da imagem e as resoluções dos dispositivos de saída.

Qualidade da Imagem

Muita gente desconhece que a qualidade de uma fotografia digital é determinada não apenas para resolução em pixels, mas também pelo TAMANHO do pixel (determinado pelos fotodiodos existentes num sensor de imagem – CCD ou CMOS. Sensores de imagens podem ter diferentes tamanhos, e quanto maior o tamanho do pixel, melhor a qualidade da imagem resultante, com mais detalhes, tons e nitidez. Enfim, uma câmera digital de 10 megapixels de resolução pode ter qualidade de imagem inferior a outro modelo com metada da resolução, ou 5 megapixels… Portanto, um dos grandes erros do consumidor é ir atrás dos argumentos de marketing das empresas, que apresentam câmeras digitais com resoluções cada
vez maiores – o que na verdade pode significar, em muitos casos, deteorização da qualidade ótica.

A atual corrida às pixels pelos fabricantes é exemplo claro de uma exploração do desconhecimento do usuário do que realmente importa em termos de melhor qualidade numa câmera digital. Essa corrida está chegando a um nível de nonsense, uma necessidade artificial gerada por estrategistas de marketing, e não por engenheiros que procuram melhor tecnologia para aprimorar as câmeras de sua marca. Ora, arquivos de imagens maiores, com 10, 12, 15 megapixels, significam também arquivos de imagens muito maiores na câmera e no computador. Então, se o fotógrafo compra uma câmera de 10 megapixels, tem que entender que precisará de um cartão de memória mais caro, de 2GB ou mais, por cada arquivos de imagem pode ocupar entre 2 e 3 MB, ou no formato RAW, mais de 10 MB, ocupando muito espaço em disco. Depois, quando transferir para seu HD, logo precisará comprar um HD maior, e outro de backup, com tamanhos de 250 GB, ou 500 GB, dependendo de quantas fotos costuma fazer. O amador que gosta de fotografar sempre, levar câmeras no bolso para todo lugar, festas, eventos, etc, logo vai descobrir que câmeras digitais com resoluções muito altas pode acabar por obrigá-lo a estar sempre gastando dinheiro na compra de HDs sempre maiores e gravar dezenas de DVDs para conseguir armazenar suas fotos…

Outro ponto: para um amador, fotos impressas de 10×15 centímetros, um tamanho padrão utilizado há dezenas de anos desde o tempo dos filmes, já são mais do que suficientes. E você sabe que resolução
precisa para imprimir cópias nesse tamanho? Ou melhor, até um tamanho de 13 x 18 centímetros em alta qualidade? Apenas 3 megapixels. E isso quer dizer salvar arquivos de 1 MB ou menos, que são bastante práticos. Agora, já imaginou o custo de imprimir fotos em 10, 12 ou 14 megapixels das atuais câmeras digitais compactas, que geram impressões padrão em alta definição com tamanhos superiores a 20 x 30 centímetros? E como mostrar um álbum de fotografias impressas (que tradicionalmente usam imagens 10 x 15 centímetros), com fotos maiores que a capacidade da página de um álbum ou tamanho igual ao da página do álbum? E finalmente, se é para ver as fotos na tela, para que imagens com resolução maior que apenas 1600 x 1200 pixels, em baixa resolução, pois isso é suficiente para encher, com ótima qualidade, uma tela LCD de 22 polegadas?

Muito bem, agora você como amador já deve estar começando a se perguntar se precisa de uma câmera que salva arquivos de imagens numa resolução de 10 megapixels ou resoluções ainda maiores. Somente profissionais podem se interessar por fotos desse tamanho, para caberem em páginas duplas de revistas ou anúncios, posteres ou ainda outdoors. Infelizmente, nesse estratégia de marketing de que convencer
o consumidor de quanto maior resolução, melhor a qualidade de imagem, hoje em dia não consegue encontrar praticamente novos modelos com menos de 10 megapixels de resolução. A solução é, para
amadores, ao comprar uma câmera digital, o consumidor verificar se ela permite que se diminua o tamanho de captura das fotos para 3 ou 5 megapixels, e caso positivo, fazer isso, ignorando as altas resoluções e configurando sua câmera para tirar fotos 13 x 18 ou 15 x 20 no máximo.

Somente quando tiver interesse em imprimir um poster ou algo parecido o usuário deve ampliar a capacidade no menu para a resolução total de sua cãmera digital. Resoluções menores ficam mais fáceis de armazenar no computador ou em CDs, DVDs, imprimem cópias em tamanho mais que suficientes para você ver e mostrar aos amigos em álbuns ou mesmo na tela de um computador ou televisão.

O que define a qualidade da imagem

È o tamanho físico do sensor combinado com as dimensões do pixel. Vejam na tabela abaixo os tamanhos dos sensores atualmente existentes:

1/3.6” - 4,0 x 3 mm
1/3.2” - 4,536 x 3,416 mm
1/3” – 4,8 x 3,6 mm
1/2.7″ - 5.371 x 4.035 mm
1/2.5″ – 5.760 x 4.290 mm
1/2″ – 6.400 x 4.800 mm
1/1.8″ – 7.176 x 5.319 mm
1/1.7″ – 7.600 x 5.700 mmm
2/3” – 8,80 mm x 6.60 mm
1″ - 12,8 x 9,6 mm
Sensor 4/3” (Four-thirds) – 18 x 13.5 mm
1.8″ (APS-C) - 23,7 x 15,7 (existem muitas variáveis conforme a marca (Sensor DX da Nikon – 23.6 x 15.8 mm) (Sensor da Canon – 22,2 x 14,8)
Sensor integral (35mm) - 24 x 36 mm

Muito bem, câmeras compactas amadoras, principalmente aquelas pequeninas, usam sensores igualmente de pequenas dimensões. Geralmente, se um sensor é maior, a fotocélula que captura um pixel de luz é maior, e com isso, um pixel tem mais informação do que num sensor de imagem menor, que possui obrigatoriamente uma fotocélula menor. O pior é que, para conseguir maiores resoluções de imagem com
sensorese pequenos, os fabricantes produzem fotocélulas ainda menores… E com isso, a qualidade cai cada vez mais, principalmente porque as fotocélulas pequenas geram mais ruído eletrônico que fotocélulas maiores. Por exemplo, vamos imaginar dois sensores de imagens com o mesmo tamanho de 1/2.7″ (ou 5,371 x 4,035 cm). O primeiro tem 5 megapixels, o segundo 10 megapixels. Ora, o que isso significa? Que o sensor de 5 megapixels tem fotocélulas duas vezes maiores do que o de 10 megapixels, e com isso reune duas vezes mais informações sobre a imagem, tons e cores do que o fotodiodo de 10 megapixels! Qual terá imagem melhor? Se forem da mesma geração tecnológica, o de 5 megapixels. Então, o comprador que adquire uma câmera digital de 1/2.7″ com 10 megapixels pensando que está comprando uma câmera de melhor qualidade, está é jogando seu dinheiro fora, pois poderia adquirir uma melhor com 5 megapixels. Se forem de gerações diferentes, a mais avançada será melhor.

Evidentemente a tecnologia está conseguindo melhorar a qualidade dos pixels menores, nessa corrida nonsense para aumentar o tamanho dos pixels, enquanto os fabricantes deveriam estar preocupados em melhorar é outros aspectos das câmeras digitais, como eliminação de ruídos, nitidez, cores, processamento de imagem, etc, principalmente em câmeras amadoras.