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Charbel Chaves Fotografia

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Sensores digitais


O sensor fotográfico é o dispositivo eletrônico nas câmeras digitais que desempenha o papel equivalente ao filme fotográfico das câmeras analógicas. Nas câmeras analógicas a luz que atinge o filme fixa a imagem em uma superfície que contém uma emulsão química foto-sensível. O negativo (filme) era ao mesmo tempo o receptor e arquivo da imagem. O sensor eletrônico não armazena a imagem como o filme, mas tem a finalidade de coletar a luz e realiza esse trabalho com uma tecnologia diferente (não necessariamente melhor), eletrônica.

O sensor é composto por milhares pixels que irão compor a imagem fotográfica capturada. Cada pixel é formado por um conjuto de foto-coletores, geralmente 4. Esses foto-coletores podem ser agrupados de várias maneiras, dependendo da tecnologia escolhida por cada marca. O padrão mais usado atualmente é o padrão Bayer, onde temos para cada pixel (cada ponto de imagem), 4 foto-coletores, 2 verdes, 1 vermelho e 1 azul.

Cada conjuntinho desses de 4 foto-coletores, forma 1 pixel. Numa câmera que possui sensor de 24Mpx (24 milhões de pixels) temos 96 milhões de foto-coletores. É muita coisa né?!

Existem várias características importantes dos sensores que permitem termos mais ou menos qualidade da imagem final. Uma imagem de qualidade para uma câmera digital é:

  1. Uma imagem com muita nitidez

  2. Uma imagem com pouco ou nenhum ruído em ISOs altos

  3. Uma imagem com precisão na reprodução das cores

A nitidez depende de muitos fatores mas um do principais é que cada pixel do sensor não capte a informação luminosa que pertence ao seus pixels vizinhos. Neste ponto, quanto mais próximos estão os pixels, ou seja, quanto maior a densidade de pixels no sensor, mais difícil é essa tarefa.

Sensores pequenos com grande contagem de pixels tendem a ter mais problemas com isso. Existem fabricantes que incluem micro lentes sobre cada foto-coletor para dar maior eficiência e precisão da condução dos raios de luz para dentro de cada um deles.

O ruído digital também está ligado à densidade de pixels. Pixels maiores são mais eficientes em ISO alto. O problema é que construir um pixel maior acaba por criar um sensor maior. Então, sensores pequenos também sofrem mais na questão do ISO alto e ruído.

A precisão das cores não tem tanta relação com o ISO, mas tem alguma relação. Para que cada foto-coletor capture apenas a frequencia de onda (cor, fisicamente falando) da sua responsabilidade, é preciso ter sobre ele um filtro que permita a passagem apenas da cor desejada (R=vermelho, G=verde, B=azul).

Resumindo, quanto maior o sensor, mais pixels podemos ter nele. Sensores com grande quantidade de pixels geram imagem com mais detalhes. Mas a relação tamanho/Mpx (ou seja, densidade de pixels) tem seus limites. Se acomodarmos muitos pixels em um sensor pequeno, ele produzirá uma imagem de alta resolução e baixa qualidade (ruído, imprecisão de cores e pouca nitidez). Mas ao contrário, se tivermos um senso mesmo que pequeno, mas com pouco Mpx teremos uma imagem de manor tamanho, mas de maior qualidade.

Os tamanhos mais comuns nas câmeras digitais são o Full Frame (35mm x 24mm) que é o mesmo tamanho do fotograma analógico, e o padrão APS (aproximadamente 24mm x 18mm). As câmeras chamadas “cropadas” tem esse apelido vindo da palavra CROP, que significa corte. É como se o sensor “cropado” (APS) fosse um corte do sensor Full Frame.

Se compararmos o desempenho de um FF de 24Mpx com uma APS de 24Mpx, o sensor FF tende a fornecer um resultado melhor de imagem porque nele os pixels estão mais afastados e/ou são maiores individualmente.

Os nossos celulares são ótimas câmeras e servem para muitas coisas, mas em situações de baixa luz (quando precisamos de ISO mais alto), eles sofrem. Isso porque o sensor dos celulares são bem menores do que os sensores APS, e eventualmente são construídos com uma grande contagem de pixels (14Mpx, 16Mpx ou mais).


Outra questão importante na comparação entre os sensores FF e APS é que a imagem projetada pela lente sobre o sensor APS é “cortada”. Como ele é um sensor fisicamente menor, nem tudo o que a lente vê é captado por ele. Daí a característica de câmeras APS terem um ângulo de visão mais estreito com uma determinada distância focal, do que uma FF teria com a mesma lente.


Por exemplo, uma lente 50mm em uma FF “enxerga” mais largo que a mesma 50mm em uma APS. Na verdade o ângulo de visão da 50mm em uma câmera APS é aproximadamente o mesmo que uma lente 75mm numa câmera FF. É como se tivessemos uma lente “mais tele”. Isso pode ser uma vantagem. Imagine usar uma lente 200mm (que já é bem cara) em uma câmera APS. Ela entregaria uma imagem com ângulo de visão equivalente à uma lente 300mm. Por outro lado, nas grande- angulares, teremos um prejuízo dos objetivos da lente. Uma lente 14mm em FF, funcionaria como uma 21mm em APS.

Veja que nestes exemplos que eu estou usando a relação é de 1.5. Isso é chamado de “fator de corte”. Esse é o fator de corte das Nikons, por exemplo. Nas Canons o faotr de corte é de 1.6. Uma lente 50mm em FF entrega um ângulo de visão equivalente à 75mm em uma APS Nikon e 80mm em uma APS Canon. Para ter ângulo de visão de uma 50mm da FF em uma APS Nikon, teríamos que usar uma lente 35mm.

Um detalhe muito importante é que o ângulo de visão muda do sensor FF para o APS, mas a compressão/expansão de planos não.

Eu uso hoje câmera Fujifilm. Elas tem sensor APS (com fator de corte 1.5) de 24Mpx. O desempenho deles é ótimo incluasive em ISOs altos e o tamanho do arquivo tem a resolução que eu preciso. São câmeras e lentes pequenas. Para o meu trabalho o equipamento compacto é muito importante. Mas eu tenho que saber que uma lente 24mm nela entrega um ângulo de visão de 36mm, mas com uma expansão de planos típica de 24mm mesmo.

Para trabalhos em que grande angulares são muito importantes, as câmera FF ainda são as preferidas, como arquitetura e grandes paisagens, ou situações de baixa luz. Mas isso não significa que não podemos realizar esses trabalhos com câmera APS. Apenas é preciso saber usar corretamente o equipamento e eventualmente alguns recursos extras, que veremos em outros posts.

Já em trabalhos que exigem grande lentes teleobjetivas (acima de 200mm), as câmeras APS são muito interessantes pois “ganhamos” um pouco de comprimento focal nas lentes com elas. Exemplo disso são fotografia de esporte e animais selvagens.

Enfim, ter uma FF não é apenas alegria. São câmeras com desempenho muito bom, mas são caras e com corpo um pouco maior. E eventualmente, dependedo do seu ramo de atuação, uma câmera cropada pode ser muito interessante.

Existem lentes feitas especificamente para sensores APS. São lentes um pouco menores já que a área do sensor a ser coberta pela projeção da imagem capturada é menor. Se usarmos uma lente "cropada" em uma câmera Full Frame, a imagem que o sensor vai receber tem uma borda escura, porque essa lente não foi feita para cobrir um sensor tão grande. Já se usarmos uma lente padrão Full Frame em uma câmera APS, não há nenhum problema.

Tamanhos de sensores (em mm) de algumas marcas:


Equivalência de algumas distâncias focais em câmeras APS com fatores de corte 1.5 e 1.6:


As siglas utilizadas pelas marcas de lentes para informar se o produto se destina a câmeras Full Frame ou APS: