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- Básico sobre pixels em câmeras digitais O crescente avanço da tecnologia de câmeras digitais pode gerar muita confusão já que muitos termos novos são introduzidos freqüentemente. Esse tutorial tem como objetivo esclarecer um pouco essa confusão de pixels digitais -- especialmente para os que estão pensando em (ou acabam de) comprar a sua primeira câmera digital. Conceitos como tamanho do sensor, megapixels, 'dithering' e tamanhos de impressão serão discutidos.

O PIXEL: Uma unidade fundamental para todas as imagens digitais Todas as imagens digitais são constituídas por um mesmo elemento no seu nível mais básico: o pixel. A palavra vem da junção das palavras "PICture" e "ELement", que significam "imagem" e "elemento", respectivamente. Da mesma forma que o movimento pontilista usa uma série de pequenas 'manchas' de tinta para formar uma imagem, milhões de pixels podem ser combinados para criar uma imagem detalhada e aparentemente continua. Mova o mouse sobre cada item para selecionar: Pontilismo

Pixels

Cada pixel contém uma série de números que descrevem a sua cor ou intensidade. A precisão com a qual cada pixel pode especificar sua cor é chamada de "profundidade de bit" ou "profundidade de cor". Quanto mais pixels uma imagem tem, maior a capacidade de representar detalhes ela tem. Note o uso da palavra 'capacidade'; o simples fato de ter mais pixels não significa necessariamente que eles são utilizados por completo. Esse fato é muito importante e voltaremos a ele depois.

Tamanho de impressão: pixels por polegada e pontos por polegada Já que um pixel é só uma unidade de informação lógica ela é inútil para descrever tamanhos de impressões no mundo real -- a menos que seja especificado o tamanho de cada pixel. Os termos pixel por polegada (PPI, do inglês 'pixels per inch') e pontos por polegada (DPI, do inglês 'dots per inch') foram ambos introduzidos para relacionar essa unidade 'teórica' (a dos pixels) com uma resolução visual real. Esses termos costumam ser errôneamente trocados


pixels) com uma resolução visual real. Esses termos costumam ser errôneamente trocados (especialmente quando se fala em impressoras de jato de tinta) -- levando à uma confusão quanto a resolução máxima de impressão de um aparelho. "Pixel por polegada" é o mais simples dos dois termos. Ele descreve exatamente o que diz: quantos pixels uma imagem contém por cada polegada de distância na horizontal e na vertical. "Pontos por polegada" pode parecer simples a princípio. A complicação surge pois um aparelho pode necessitar diversos pontos para criar um único pixel; desse modo, um dado número de pontos por polegada nem sempre leva a mesma resolução em dois aparelhos diferentes. Usar diversos pontos para criar cada um dos pixels é um processo chamado de 'dithering'.

Um aparelho com um número limitado de cores de tinta pode enganar o olha ao colocá-las em pequenos padrões -- assim o aparelho cria a impressão de diversas cores se cada um dos 'sub-pixels' que cria para cada pixel real é pequeno o suficiente (esse processo pode ser visto ao se analisar com cuidado uma fotografia colorida num jornal). O exemplo da imagem acima usa 128 cores para descrever cada um dos pixels, a versão 'dithered', no entanto, utiliza apenas 24 cores, mas praticamente mantém a impressão visual de 'degradê' da imagem original. Há uma diferença crítica: cada ponto de cor na imagem 'dithered' tem que ser muito menor que um pixel individual. Como resultado, imagens normalmente têm que ter um DPI muito maior que o PPI para alcançar o mesmo nível de detalhe. PPI é também muito mais universal porque não requer conhecimento do aparelho para que seja possível compreender quão detalhada a impressão será. O padrão para impressões feitas em laboratórios fotográficos é de aproximadamente 300 PPI, impressoras de jato de tinta, no entanto, precisam de muitas vezes esse número de PPI para atingir a mesma qualidade (dependendo do número de tintas usadas). A resolução da impressão depende muito da aplicação; revistas e jornais normalmente usam bem menos que 300 PPI. Quanto mais uma imagem for aumentada, menor será o seu PPI (assumindo que se mantenha o número de pixels fixo).

Megapixels e o tamanho máximo de impressão Os famosos "megapixels" são simplesmente uma unidade de um milhão de pixels. Se partirmos do princípio de que é necessária uma certa resolução de detalhe (PPI), então há um tamanho máximo de impressão que se pode atingir para um dado número de megapixels. A tabela a seguir dá os tamanhos máximos de impressão em 200 e 300 PPI para os números de megapixels mais comuns em câmeras digitais.

Megapixels

Tamanho máximo de impressão com aspecto 3:2 (em centímetros) a 300 PPI:

a 200 PPI:


2

a 300 PPI: 15 x 10

a 200 PPI: 22 x 10

3

18 x 12

27 x 18

4

21 x 14

31 x 23

5

23 x 16

35 x 23

6

25 x 17

38 x 25

8

29 x 20

44 x 29

12

36 x 24

54 x 36

16

41 x 28

62 x 41

22

49 x 33

73 x 49

Note como uma câmera de 2 megapixel não consegue nem produzir uma impressão padrão de 10x15 cm; e são necessários incríveis 16 megapixels para fazer uma foto de 40x25 cm. Isso pode parecer um pouco pouco desencorajador, mas não se desespere! A maioria das pessoas se contentará com impressões feitas com 200 PPI e, as vezes, até resoluções menores se a distância da qual a imagem é vista é relativamente grande. Muitos posters assumem que a distância da qual serão vistos não será menor que 15 cm, por isso são impressos em menos de 200 PPI.

Câmera e 'razão de aspecto' das imagens Os cálculos de tamanho de impressão acima assumiam que a 'razão de aspecto' (do inglês: "aspect ratio"), ou a razão entre a maior e a menor dimensões da imagem, fosse o padrão de 3:2 usado para câmeras de 35mm. Na verdade, a maioria das câmeras compactas, monitores e telas de TV têm um "aspect ratio" de 4:3, enquanto a maioria das câmeras SLR ("single lens reflex") usam 3:2. No entanto muitos outros formatos existem: alguns equipamentos de alto nível usam uma imagem quadrada 1:1 e filmes em DVD são alongados para o 16:9 comum em cinemas. Isso significa que se a sua câmera usa um aspecto de 4:3, mas você precisa de uma cópia 10x15 então muitos de seus megapixels serão desperdiçados (11% para ser exato). Não se esqueça de considerar isso se a sua câmera tem um aspecto diferente daquele que deseja utilizar para as impressões. Os pixels também podem ter uma razão de aspecto, apesar de isso ser bastante incomum. Alguns padrões de vídeo e as antigas câmeras Nikon utilizam pixels com dimensões estranhas.

Tamanho do sensor: nem todos os pixels nascem iguais Mesmo se duas câmeras tiverem o mesmo número de pixels, isso não significa necessariamente que o tamanho desses pixels é o mesmo. O principal fator que distingue uma câmera cara SLR de uma compacta barata é que a primeira tem um sensor digital de área muito maior. Isso significa que se tanto a SLR quanto a compacta tiverem o mesmo


área muito maior. Isso significa que se tanto a SLR quanto a compacta tiverem o mesmo número de pixels, o tamanho de cada pixel na SLR será muito maior. Por que se importar com quão grande os pixels são? Um pixel maior possui maior área para agregar luz, o que significa que o sinal de luz é mais forte em um dado intervalo de tempo.

Sensor em Câmeras Compactas

Sensor em Câmeras SLR

Isso normalmente resulta numa melhor 'razão sinal-ruído' (em inglês 'signal to noise ratio', SNR), o que cria imagens muito mais suaves e mais detalhadas. Mais ainda, a 'gama dinâmica' (também chamado de 'alcance dinâmico' ou 'faixa dinâmica'; do inglês 'dynamic range', o que indica a gama de luz ou escuridão que a câmera pode capturar sem que o pixel se torne completamente preto ou que ocorra um 'corte de brilhos') das imagens também aumenta com pixels maiores. Isso ocorre pois cada poço de pixels pode conter mais fótons antes de ficar cheio e se tornar completamente branco. O diagrama abaixo ilustra o tamanho relativo de diversos sensores que normalmente são usados no mercado hoje. A maioria das câmeras SLR tem um fator de corte (em inglês 'crop factor') de 1.5X ou 1.6X (quando comparadas com câmeras de 35mm), mesmo assim alguns modelos de altíssimo nível tem um sensor do mesmo tamanho que um filme de 35mm, portanto o fator de corte é 1X (pode-se dizer também que não tem fator de corte). Os tamanhos dos sensores dados na imagem não refletem o tamanho da diagonal dos mesmos (que seria a medida tradicional usada para medir filmes), mas são os tamanhos aproximados do 'círculo de imagem' (que nem sempre é completamente utilizado). Mesmo assim, esse é o número dado na especificação da maioria das câmeras compactas.

Por que não utilizar o maior sensor possível? A maior desvantagem de usar um sensor grande é que eles são muito (muito) mais caros. Outros fatores estão muito além do escopo abrangido aqui, mas o principal é que: sensores maiores requerem aberturas menores para atingir a mesma profundidade de campo, apesar de serem muito menos suscetíveis a ocorrência de difração numa dada abertura.


Tudo isso significa que é ruim espremer mais pixels numa mesma área de sensor? Isso provavelmente causará mais ruído, mas só quando a imagem é vista no tamanho real em uma tela de computador. Na impressão real, o ruído dos modelos de muitos megapixels será muito menos notável -- apesar de parecer muito na tela (ver "Ruído em imagens: Freqüência e Magnitude"). Essa vantagem normalmente se sobrepões a qualquer aumento do ruído quando se utiliza um modelo de câmera com mais megapixels (mas, claro, há exceções). - Voltar para os Tutoriais -

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- A percepção das cores As cores só existem se três componentes estiverem presentes: um observador, um objeto e luz. Apesar da luz branca ser normalmente encarada como "sem cor", na realidade ela contém todas as cores do espectro visível. Quando a luz branca atinge um objeto ele absorve algumas cores e reflete outras; somente as cores refletidas contribuem para a interpretação da cor feita pelo observador.

A percepção das cores: nossos olhos e a visão O olho humano sente o espectro de cores usando uma combinação da informação vinda de células localizadas no olho, chamadas de cones e bastonetes. Os bastonetes são mais adaptados a situações de pouca luz, mas eles somente detectam a intensidade da luz, os cones, por outro lado, funcionam melhor com intensidades maiores de luz e são capazes de discernir as cores. Existem três tipos de cones nos nossos olhos, cada um especializado em comprimentos de luz curtos (S), médios (M) ou longos (L). O conjunto de sinais possíveis dos três tipos de cones define a gama de cores que conseguimos ver. O exemplo abaixo ilustra a sensibilidade relativa de cada um dos tipos de células cone para todo o espectro de luz visível -- de ~400nm a 700 nm. Selecione Modo: Células Cone Luminosidade


Dados cortesia de 'Colour and Vision Research Laboratories' (CVRL), UCL

Note como cada tipo de célula não só se especializa em uma cor, mas também tem níveis variáveis de sensibilidade ao longo de uma gama de comprimentos de onda. Mova o mouse sobre "luminosidade" para ver quais cores contribuem mais para a percepção de brilho. Note também como a percepção humana de cores é mais sensível a luz na região amarelo-verde do espectro; essa informação é utilizada nas chamadas "bayer arrays" nas câmeras digitais modernas.

Misturando cores por adição e subtração Praticamente todas as cores visíveis podem ser produzidas utilizando alguma mistura de cores primárias por combinação aditiva ou subtrativa. O processo aditivo cria cores adicionando luz a um fundo preto, o processo subtrativo usa pigmentos ou tinturas para, seletivamente, bloquear a luz branca. A compreensão de cada um desses processos é a base fundamental para entender a reprodução de cores.

Aditivo

Subtrativo

As cores nos três círculos exteriores são chamadas de primárias e são diferentes em cada um dos diagramas. Aparatos que se baseiam em cores primárias para representar cores só podem produzir uma gama limitada de cores. Os monitores de computador, por exemplo, emitem luz para produzir cores através do processo aditivo; impressoras, por outro lado, usam tinta, ou pigmento, para absorver a luz, através do processo subtrativo. é por isso que a grande maioria de monitores usa uma combinação de pixels vermelho, verde e azul (o que é comumente chamado de RGB, do inglês "red, green and blue"). As impressoras, por sua vez, usam (pelo menos) tintas das cores ciano, magenta e amarelo (o que é chamado de CMY, do inglês "cyan, magenta and yellow"). Muitas impressoras também utilizam a tinta preta (abreviado, nesse caso, por CMYK, onde o K vem de "blacK"), já que uma combinação de CMY não é capaz de produzir preto profundo. Mistura de Cor Aditiva

Mistura de Cor Subtrativa


Compreendendo o Balanço de Branco O balanço de branco (em inglês 'White Balance' ou WB) é o processo de remoção de cores não reais, de modo a tornar brancos os objetos que aparentam ser brancos para os nossos olhos. O correto balanço de branco deve levar em consideração a "temperatura de cor" de uma fonte de luz, que se refere a quão 'quente' ou 'fria' é uma fonte de luz. Nossos olhos (e cérebros) são muito bem treinados para julgar o que é branco em diferentes situações de luz, mas câmeras digitais normalmente encontram grande dificuldade ao fazê-lo usando o ajuste de branco automático ('Auto White Balance' ou AWB). Um balanço de branco incorreto pode gerar imagens 'lavadas' com azul, laranja e mesmo verde; que são irreais e podem chegar a estragar fotografias. Para fazer o ajuste de branco na fotografia tradicional é necessário recorrer ao uso de filtros ou filmes para as diferentes condições de luz, mas, felizmente, isso não é mais necessário na fotografia digital. Compreender como o balanço de branco digital funciona pode ajudá-lo a evitar a aparição de tons indesejados gerados pelo AWB, e assim melhorar suas fotos numa grande gama de condições de luz.

Balanço de Branco Incorreto

Balanço de Branco Correto

Introdução: Temperatura de cor


A temperatura de cor descreve o espectro de luz irradiada de um corpo negro com uma dada temperatura. Um corpo negro é, basicamente, um objeto que absorve toda a luz que incide sobre ele -- não deixando que ela seja refletida ou que o atravesse. Uma analogia bem simplificada do que pode ser um corpo negro em nosso dia-a-dia é o aquecimento de um metal ou pedra: dizemos que eles ficam vermelhos quando atingem determinada temperatura, e depois brancos quando ficam mais quentes ainda. De modo similar, corpos negros em diferentes temperaturas também têm temperaturas de cor variáveis de "luz branca". Ao contrário do que o nome pode indicar, 'branca' não necessariamente significa que a luz contém uma distribuição igual de cores ao longo do espectro visível:

A intensidade relativa foi normalizada para cada temperatura (em Kelvins).

Note como 5000K produz aproximadamente uma luz neutra, enquanto 3000K e 9000K produzem espectros luz que estão deslocados e contém mais comprimentos de onda na região do laranja e azul, respectivamente. Conforme a temperatura de cor aumenta, a distribuição de cores se torna mais fria. Isso pode não parecer muito intuitivo, mas vem do fato que comprimentos de onda mais curtos contém mais energia. Por que a temperatura de cor é uma descrição útil da luz para os fotógrafos, se eles nunca lidam com corpos negros de verdade? Felizmente, as fontes de luz como a luz do dia e lâmpadas de tungstênio produzem distribuições de luz muito parecidas com corpos negros, apesar de outras fontes como luzes fluorescentes e a maioria dos outros tipos de iluminação seja bem diferente. Já que os fotógrafos nunca usam o termo temperatura de cor para se referir a um corpo negro de verdade, o termo mais correto seria "temperatura de cor correlata" de um corpo negro de cor similar. A seguinte tabela é um guia de correlação entre algumas temperaturas de cor e algumas fontes comum de luz: Temperatura de Cor 1000-2000 K 2500-3500 K 3000-4000 K

Fonte de Luz Luz de velas Lâmpada de Tungstênio (as mais comuns em casas) Nascer/Pôr-do-sol (céu limpo)


4000-5000 K 5000-5500 K

Lâmpadas Fluorescentes Flash

5000-6500 K

Luz do dia com céu claro (sol a pino)

6500-8000 K

Céu levemente nublado

9000-10000 K

Sombra ou céu muito nublado

Na prática: arquivos JPEG e TIFF Já que algumas fontes de luz não se assemelham a corpos negros, o balanço de branco utiliza uma outra variável além da temperatura de cor: o desvio verdemagenta. Ajustar esse desvio normalmente é desnecessário sob a luz do sol, mas a luz fluorescente e outros tipos de luz artificial podem precisar de um grande ajuste verde-magenta para que o resultado final da imagem seja aceitável. Felizmente a maioria das câmeras Balanço de Branco Automático digitais conta com uma variedade de valores pré-definidos para o ajuste de branco, assim não é necessário Personalizado (Custom) lidar com a temperatura de cor ou o desvio verde-magenta enquanto a Kelvin foto está sendo feita. Os símbolos mais comuns para esses tipos Tungstênio automáticos de ajuste de branco Fluorescente estão na tabela à esquerda. Os primeiros três ajustes podem ser usados em uma vasta gama de temperaturas de cor. "Auto white Flash balance" (ou o ajuste automático) pode ser encontrado em qualquer Nublado câmera digital e utiliza uma algoritmo que tenta calcular a Sombra temperatura de cor dentro de um intervalo que normalmente vai de 3000/4000K a 7000K. "Custom white" balance (ou ajuste personalizado) permite que você tire uma foto de um objeto cinza de referência sob a mesma luz que a foto será feita e então ajusta o balanço de branco com base nele. Com o ajuste "Kelvin" é possível dizer a temperatura de cor em uma vasta gama. Luz do dia

Os outros seis ajustes estão listados em ordem crescente de temperatura de cor, mas de muitas câmeras não têm a opção de "sombra" para balanço de branco. Algumas câmeras ainda apresentam a opção "Fluorescente H", que é feita para ser utilizada com as lâmpadas fluorescentes mais recentes, que são calibradas para produzir uma luz mais próxima da luz do dia. A descrição e símbolos para os balanços de branco listados são apenas estimativas para a luz sob a qual funcionam melhor. Na verdade, "nublado" pode gerar


melhores resultados do que "luz do dia" dependendo de fatores no qual a foto é realizada tais como horário e altitude (mesmo o céu estando aberto). Em geral, se a imagem aparece muito 'fria' na pré-visualização da tela LCD da câmera, você pode diminuir a temperatura de cor selecionando um símbolo mais abaixo da lista anterior. Se a imagem continuar muito fria (ou quente se você estiver indo na outra direção), você sempre pode utilizar um valor de temperatura em Kelvin. Se tudo isso falhar e a imagem ainda não tiver um balanço de branco correto quando inspecionada no computador, você pode modificar os ajustes de balanço de cor do programa de edição de imagens que estiver utilizando para remover predominâncias de cores indesejadas. Alternativamente, você pode utilizar a ferramenta de "Níveis" (ou Levels em inglês) e, com o conta-gotas cinza definir um novo balanço de branco. Esses métodos devem ser evitados pois reduzem drasticamente a profundidade de bits da imagem original.

Na prática: o formato RAW De longe a melhor solução para fazer o balanço de branco é fotografar utilizando o formato RAW para as suas imagens (se a sua câmera suportar), já que através dele é possível fazer o balanço *depois* que a foto foi tirada. Arquivos RAW também permitem que o balanço seja feito com uma maior gama de valores de temperaturas de cor e desvios de verde-magenta. Fazer o balanço de brancos em uma imagem RAW é um processo rápido e fácil. Ou você insere valores de temperatura até que a imagem não tenha nenhuma cor incorreta ou seleciona um ponto de referência da imagem (ver seção a seguir). Mesmo se só uma de suas fotos tiver um ponto de referência, é possível utilizá-lo para diversas outras que possam ter sido feitas sob as mesmas condições de luz.

Balanço personalizado: como escolher uma referência neutra Uma referência neutra normalmente é usada para projetos onde a cor é um componente crítico, ou pra situações onde já se sabe que haverá problemas com o balanço de brancos. Referências neutras podem ou ser partes da cena (se você tiver sorte de captar uma), ou um objeto que você leva consigo. Abaixo vemos um exemplo de uma referência oportuna numa cena que poderia ter se tornado azul demais caso ela não estivesse lá.


Referências portáteis pré-fabricadas são bem mais precisas já que sempre pode-se achar que uma referência numa cena é neutra, mas ela não ser. Cartões de referência neutros especiais para a fotografia podem ser bem caros e difíceis de encontrar, mas também é possível criar um em casa que é razoavelmente aceitável. Uma referência cinza ideal é alguma coisa que reflete todas as cores do espectro da mesma forma e pode fazer isso consistentemente sob uma vasta gama de temperaturas de cor. Um exemplo de uma referência cinza é mostrado abaixo:

Uma material comum e que pode ser encontrado em casa para ser usado como referência são as partes de dentro de lacres de potes como os da batata Pringles. Esses materiais são baratos e razoavelmente precisos, apesar de referências específicas para fotografia serem, obviamente, melhores. Aparatos como esse podem ser utilizados para medir tanto a temperatura de cor incidente como a refletida do objeto sendo iluminado. A maioria das referências medem a luz refletida, mas existem aparelhos, como um medidor de balanço de branco ou "ExpoDisc" que pode medir a luz incidente (e pode obter resultados mais precisos). Muito cuidado deve ser tomado quando uma referência é utilizada e a imagem gerada contém muito ruído, já que clicar numa região aparentemente cinza pode, na verdade, significar clicar em uma região com pixels coloridos com o ruído:


Pouco Ruído (Cinza suave e sem cor)

Muito Ruído (Manchas de cor)

Se for suportado pelo seu programa de edição, a melhor solução em um caso como esse é balancear a sua imagem utilizando um conta-gotas 'sampleado', ou que usa como base uma média de alguns pixels e não um só.

Notas sobre o balanço de branco automático Certos sujeitos criam problemas para o aparato de balanço de branco automático das câmeras -- mesmo sob condições normais de luz do dia. Um exemplo é o de uma imagem que contém uma abundância de elementos que são de cores demasiado quentes ou frias. A imagem abaixo ilustra uma situação onde o sujeito é predominantemente vermelho, e assim a câmera acha que há uma predominância indevida dessa cor causada por uma fonte de luz quente. A câmera então tenta compensar esse fato para que a cor média da imagem seja mais próxima de um tom mais neutro, mas ao fazer isso introduz um tom azul indesejado nas pedras. Algumas câmeras digitais são mais suscetíveis a isso do que outras.

Balanço de Branco Automatico

Balanço de Branco Personalizado

(O balanço de branco personalizado foi feito usando um cartão de cinza 18% como referência neutra.)

O balanço de branco automático de uma câmera normalmente é mais eficiente quando a foto contém pelo menos um elemento branco. Mas, obviamente, não mude a composição da sua foto somente para que um elemento branco esteja no quadro; simplesmente tenha consciência que esse fato pode causar problemas com o balanço de branco automático. Sem o barco branco na cena abaixo o balanço de branco automático da câmera erroneamente criaria uma imagem com uma temperatura de cor levemente mais quente.


Em luz mista Diversos objetos iluminados com diferentes temperaturas de cor podem complicar ainda mais o quadro quando se tenta fazer o balanço de branco. Algumas situações podem até não ter um balanço de branco 'correto', e este vai depender de onde a fidelidade de cor é desejada. Sob luz mista, o balanço de branco automático normalmente calcula uma temperatura de cor média para a cena inteira e usa esse valor para determinar o branco. Essa abordagem pode até ser aceitável, mas o modo automático tende a exagerar a diferença em temperaturas de cor para cada fonte de luz quando comparado com o que vemos com os nossos olhos. As diferenças exageradas costumam ser mais aparentes quando há uma mistura de luz interior e exterior. Imagens críticas podem vir a necessitar de balanços de branco diferentes para cada região de luz. Por outro lado, algumas pessoas preferem o 'efeito' causado nesses casos e deixam o balanço como está. Note como o prédio ao lado está quente enquanto que o céu está um tanto frio. Isso acontece pois o balanço de branco foi calculado com base na luz da lua -- o que realçou a temperatura de cor quente da luz artificial do prédio. Um balanço baseado em luz natural normalmente resulta em


ReferĂŞncia: Lua

Pedras

imagens mais reais. Escolha "pedra" como base para o balanço de branco para verificar como o cÊu se torna demasiado azul e irreal.

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