FOTOGRAFIA DIGITAL Conceitos Básicos e aplicações práticas
Alexandre Leão Paulo Baptista
2007
CONTEÚDO: 1- Conceitos básicos de imagem fotográfica digital 1.1- Pixels 1.2- Tamanho da Imagem 1.3- Bits e Bytes 1.4- Arquivos (formatos, tamanho e compressão) 1.5- Dispositivos de armazenamento 2- Captura Digital 2.1- CCD / CMOS 2.2- Tipos de Máquinas Fotográficas Digitais. 2.3- Back Digital para médio e grande formato 2.4- Scanner de Filme 2.5- Scanner de Mesa 3- Equipamentos / Uso 3.1- Análise da fotografia digital atual. 3.2- Utilização (aplicação) prática da máquina fotográfica digital. 4- Computadores e Software para tratamento 4.1- Introdução ao Tratamento de imagens. 4.2- Formatação de arquivo para saída digital, impressão e Web. 4.3- Modos de cores da imagem. 4.4- Correção de Contraste e Brilho. 4.5- Correção de Cor 4.6- Ajuste de Nitidez. 4.7- Aplicação de Filtros. 4.8- Utilizando máscaras e a ferramenta de corte.
1- Conceitos básicos de imagem fotográfica digital Imagem Vetorial: imagem criada por meio de equações matemáticas, em que, para se definir uma reta, por exemplo, são necessários apenas dois pontos e suas coordenadas. Essas retas ou curvas são denominadas vetores. Imagem Bitmap: São representadas por vários pixels agrupados em uma matriz de coordenadas ortogonais, correspondendo a cada pixel um valor de tonalidades de cor e brilho. 1.1- Pixels O termo pixel é um abreviação de picture element, que em português significa elemento de imagem. O pixel é a menor unidade de uma imagem digital, geralmente de forma quadrada, onde são descritos a cor e o brilho (luminância) específicos de uma célula da imagem. Cada pixel é criado quando a cor e brilho de uma dada posição na matriz 2D são medidos e gravados como uma quantidade discreta. Este número binário contém as informações para reproduzir este pixel com cor e brilho específicos. Por exemplo, em uma imagem em tons de cinza cada pixel independente tem uma quantidade discreta de brilho que pode variar em 256 níveis de intensidade diferentes, ou seja, 8 bits = 2 elevado à oitava potência; e em uma imagem RBG cada pixel independente tem uma cor resultante de uma mistura de Vermelho, Azul e Verde. Cada uma destas cores tem um valor numérico em uma escala de 0 a 255 níveis de brilho, em uma imagem de 8 bits por canal, onde somando-se os três canais se obtém uma imagem com 24 bits (o assunto de bits e bytes será abordado no item 1.3). A cor de um pixel pode, então, ser descrita como (exemplo): R: 32 G: 56 B: 74. 1.2- Tamanho da Imagem É uma medida da quantidade de pixels que formam uma imagem.. Quanto maior a quantidade de pixels, maior será o tamanho da imagem e melhor a qualidade de detalhe visível da mesma. O tamanho de uma imagem digital é descrito, por exemplo, da seguinte maneira: 640 x 480 pixels, 1024 x 768 pixels. A profundidade de cor de uma imagem define o número de cores que podem ser representados na imagem, e podemos compará-la a uma paleta usada por um pintor, com determinada variedade de cores de tintas diferentes. Uma imagem pode ser criada com diferentes paletas de cores, que vai de uma cor (1-bit por exemplo: branco ou preto) até milhões de cores (24-bits, 32-bits, 48-bits e outros; assunto que abordaremos com mais detalhes no item 1.3).
Porém, quanto maior o tamanho da imagem e a profundidade de cor, maior o tamanho do arquivo gerado para armazenar a imagem: uma imagem de 640 x 480 visualizada a 24-bits contém cerca de 300 mil pixels. Se cada pixel necessita de 3 bytes (RGB), temos um arquivo de 900 Kb.
Tamanho da imagem: 30 x 40 pixels
Tamanho da imagem: 480 x 640 pixels 1.3- Bits e Bytes Um bit (abreviatura de binary digit) é a menor unidade de informação que um computador pode armazenar e processar. Consiste em dados que são sempre 0 ou 1, ou seja, só podem estar de 2 formas – ligado ou desligado, branco ou preto, sim ou não, emissão ou não emissão, etc. Dois bits podem representar quatro números decimais : 1, 2, 3 e 4: 00,01,10,11, em forma binária. Se cada número binário descreve o valor de um tom, podemos ter então 4 tons. Exemplo: preto, cinza escuro, cinza claro e branco. Um grupo de 8 bits representa 2 à oitava potência, ou seja, 256 combinações possíveis. A este grupo de 8-bits chamamos de byte. Tamanho de arquivo: 8 bits = 1 byte 1,024 bytes = 1 Kilobyte (Kb) 1,024 Kilobytes = 1 Megabyte (MB) 1,024 Megabytes = 1 Gigabyte (GB)
Profundidade de cor: 8 bits........................256 cores 16 bits......................65.536 cores 24 bits......................16,7 milhões de cores 30 bits......................1 bilhão de cores 32 bits......................4 bilhões de cores 36 bits......................68 bilhões de cores Para aplicação na fotografia existe uma relação direta entre o volume de dados produzido pela imagem (tamanho do arquivo) e a qualidade da mesma. 1.4- Arquivos (formatos, tamanho e compressão) Dados de imagem podem ser gravados em diferentes formatos. Os mais utilizados são os seguintes: TIFF, JPEG, GIF e RAW. Os dois primeiros são os formatos mais utilizados em fotografia, devido à sua universalidade entre os aplicativos gráficos. TIFF (Tagged Image Format File) - é um formato de arquivo comum para imagens, pois praticamente todos os programas de imagem o aceitam. Foi desenvolvido em 1986 pela Aldus e pela Microsoft numa tentativa de criar um padrão para imagens geradas por equipamentos digitais. Permite compressão pelo método LZW sem perda de qualidade perceptível. Implementações mais recentes permitem a utilização de métodos de compressão com perdas, como JPEG e ZIP. JPEG (Joint Photographic Experts Group) – é o formato mais eficiente para compactação de imagens, apesar de ser um sistema com perdas da qualidade de imagem na compactação. Uma imagem comprimida em JPEG (quando descomprimida (restaurada) nunca mais será igual à original. Por outro lado permite taxas de compressão bem superiores ao LZW (usado pelo GIF ou TIFF). Ao salvar a imagem em JPEG, aparece uma caixa de diálogo que oferece opções de nível de qualidade/compactação, variando de 0 a 12 (no Adobe Photoshop™), ou seja, de muito compactado (menor qualidade) até pouco compactado (maior qualidade). GIF (Graphic Interchanged Format) – tem capacidade para exibir 256 cores ou menos e é utilizada para gravar imagens com uma paleta de cores reduzidas ou destinada a ser utilizada na web. Foi criado pela Compuserve para a transmissão de imagens do tipo bitmap pela Internet. Imagens GIF são sempre comprimidas e codificadas pela especificação LZW. A sua
característica mais marcante é suportar apenas 8 bits por pixel, no máximo; se são necessários 24 ou 32 bits por pixel, devemos usar outro formato, como JPEG ou TIFF. RAW (em português: bruto, ou “cru”) – utilizado nas câmaras mais recentes, onde os dados são lidos a partir do sensor de imagem, sem processamento na câmera. A vantagem é que enquanto o RAW é um arquivo menor que o TIFF, oferece uma representação mais precisa dos dados da imagem. Entretanto, imagens gravadas neste tipo de arquivo necessitam de processamento posterior, no computador para serem melhor interpretadas e ajustadas em suas características tonais. 1.5- Dispositivos de Armazenamento Na máquina fotográfica digital os dados das imagens são gravados e armazenados em dispositivos removíveis de memória, que podem ser disquetes, CDs ou cartões de memória. A qualidade da fotografia está diretamente relacionada ao tamanho da imagem e ao tamanho do arquivo que será gerado. Os cartões de memória são muito sensíveis a campos magnéticos e eletrostáticos, que podem criar interferência ou até mesmo apagar totalmente as informações. É preciso ter muito cuidado com os cartões de memória, não devendo ser expostos aos raios X das máquinas dos aeroportos; como também não deixá-los sobre aparelhos como receptores de TV, caixas acústicas, junto a cartões de crédito ou cartões magnéticos de bancos. Deve-se evitar guardá-los em lugares excessivamente quentes, úmidos ou em presença de poeira. Depois de capturadas e tratadas, estas imagens são gravadas como arquivos de computador. Estas podem ficar armazenadas no disco rígido do computador, o que não é o mais recomendado devido ao tamanho dos arquivos e ao risco de perdê-las com um defeito em seu hardware; podendo ser armazenadas também em discos ópticos como CDs ou DVDs ou outro disco rígido fora do seu computador. Recentemente foi lançado o dispositivo de armazenagem portátil também chamado de “carteira digital”, “álbum digital” e outros nomes, com a finalidade de descarregar as imagens do cartão da máquina direto para este dispositivo, evitando assim a necessidade de um computador para descarregar o cartão de memória.
2- Captura Digital 2.1- CCD / CMOS A sigla CCD é proveniente do termo inglês Charge-Coupled Device (dispositivo com acoplamento de carga) e a sigla CMOS de Complementary Metal Oxide Semiconductor (semicondutor complementar de óxido-metal). Ambas designam tipos de dispositivos eletrônicos que podem ser usados na construção de sensores que capturam imagens e ocupam a mesma posição numa máquina fotográfica digital que o filme ocupa numa máquina convencional. O sensor gera sinais eletrônicos proporcionais à intensidade de luz que incide sobre ele, e um conversor analógico-digital converte estes sinais em valores digitais armazenados na forma de bits e bytes. A rigor, todo sensor é um dispositivo sensível apenas a tons de cinza, ou seja, a diferentes níveis de luminosidade. A captura de cores é feita usando filtros que possibilitam o registro da luminosidade correspondente às cores R (vermelho), G (verde) e B (azul). O sensor tem o seu número de células muito limitado pelo alto custo de fabricação e isso interfere na qualidade de gravação da imagem. Os sensores nas câmeras amadoras são menores do que um negativo de 35 mm. Foi lançado em Janeiro de 2002, pela primeira vez, um sensor CCD que se iguala ao tamanho do negativo 35mm, pela Contax, fabricada pela empresa alemã Carl Zeiss. Nos dias atuais já existem outros fabricantes que produzem ou utilizam em seus equipamentos sensores CCD ou CMOS com tamanho equivalente ao do filme 35mm. A razão de aspecto utilizado na maioria dos sensores é de 4 por 3, a mesma razão de aspecto dos monitores de computadores e televisores. 2.2- Tipos de Máquinas Fotográficas Digitais:
Amadoras: adequadas para se tirar fotos de família, amigos, animais de estimação e viagens de férias. Você será capaz de utilizar as fotografias em seu site na Web, imprimi-las em uma impressora jato de tinta ou em laboratórios fotográficos digitais. Possuem flash embutido, memória interna fixa e/ou cartão de memória. São máquinas com custo relativamente baixo.
Semi-Profissionais: capazes de capturar imagens com mais qualidade, devido à qualidade óptica, ao tamanho do sensor, recursos de controle automáticos e manuais. Possui flash embutido e opera somente com cartão de memória. São máquinas de preços médios em se tratando de equipamento digital.
Profissionais (SLR): As máquinas digitais SLR (single-lens reflex) permitem normalmente a utilização de objetivas intercambiáveis, facilitando assim a utilização em diversas situações. Têm maior tamanho físico do sensor e recursos mais amplos de controle na captura da imagem. Os preços são considerados de médio / alto investimento.
2.3- Back Digital para médio e grande formato: são utilizados em câmeras de formato médio e grande. O custo destas unidades é bastante elevado e normalmente está apenas dentro do orçamento de fotógrafos comerciais bem estabelecidos. Para estúdios com muito trabalho e cujo gasto anual com filmes, processamento e serviços de entrega justifiquem o investimento. A competitividade é também melhorada, aumentando a velocidade com que os fotógrafos alternam tarefas, sem a necessidade de materiais de provas e serviços de laboratório. As provas podem ser impressas nas impressoras de alta qualidade ou enviadas via Web ao cliente. Backs desta categoria podem ter os snsores de imagem em forma de matriz de área, como os sensores das câmaras menores, ou em forma de sensores de varredura, que capturam a imagem uma linha por vez, como os scanners convencionais. Enquanto os primeiros podem utilizar sistemas de iluminação por flash eletrônico e registrar imagens de objetos ou pessoas
em movimento, os últimos necessitam de luz contínua, em conjunto com o objeto parado, pois a imagem para ser totalmente capturada pode levar alguns minutos. Além disto, necessitam de iluminação contínua, balanceada e estabilizada, devido ao processo de varredura da imagem que é realizado por um sensor em forma de barra que percorre toda a imagem.
2.4- Scanner de Filme Sendo o material do filme muito menor do que o material impresso, um scanner de filme CCD necessita realizar a amostragem de um maior número de porções de imagem por polegada, ou seja, maior resolução ótica em SPI (samples per inch, ou amostras por polegadas, uma medida da capacidade de amostragem do scanner), do que o sensor de um scanner de mesa. Um bom scanner de filme é capaz de gerar imagens de até 30 x 45 cm sem sofrer nenhuma “pixelização”, desde que configurada corretamente a resolução de escaneamento. Os scanners de filme são fabricados utilizando CCD de array linear. São três sensores que percorrem sucessivamente a superfície do filme, sendo um para o canal vermelho, outro verde e o outro azul, ou seja, RBG. A resolução hoje já atinge 8.000 ou spi. Quanto mais alto forem estes números, melhor será a qualidade da imagem. 2.5- Scanner de Mesa Utilizam CCD linear semelhante ao do scanner de filme, porém muito mais largo. O tamanho é normalmente de 20 x 30 cm e existem as versões maiores de 30 x 40 cm para aplicações gráficas e profissionais de edição. Podem também ser digitalizados desenhos, pinturas, ilustrações de revistas ou jornais, impressões de texto e etc. Geralmente possuem ligação na porta SCSI, USB ou paralela e possuem software incorporado. O scanner tem uma fonte de luz e um sensor CCD linear, ambos fixos a uma barra reta acionada por um dispositivo de motor de passo, que permite deslocamentos de extrema
precisão, que se move por baixo do objeto a digitalizar, iluminando e detectando a luz refletida em apenas uma varredura. A base de vidro é construída com materiais de alta qualidade e é facilmente danificável, devendo-se portanto tomar muito cuidado ao colocar os objetos abrasivos em contato com esta superfície. A profundidade de cor geralmente é de 24 bits e a resolução ótica adequada para a maioria dos trabalhos de qualidade é de 600 dpi, portanto é importante ficar atento às especificações colocadas na embalagem externa que mencionam resolução muito alta, que se referem geralmente a resoluções interpoladas. Alguns scanners vêm com software de reconhecimento ótico de caracteres (OCR) que possibilita a edição de textos impressos. Existem alguns modelos onde se pode digitalizar também filmes negativos ou positivos. 3- Equipamentos / Uso 3.1- Análise atual da fotografia digital:
PRÓS
- baixo custo operacional, economia em filmes e processamentos químicos. - mídia reutilizável. - ecologicamente correta, devido à não utilização de reagentes químicos para o processamento das imagens. - visualização imediata. -imagem disponível imediatamente para processamento ou transmissão. - possibilidade de reprodução múltipla sem perda de qualidade. - maior durabilidade da imagem ao longo do tempo e não requer tantos cuidados especiais quanto o filme.
- custo do equipamento. CONTRAS - pequeno formato dos sensores (CCD ou CMOS), que limitam a qualidade dos arquivos. - mídia de armazenamento de custo elevado, embora reutilizável. - requer computador e periféricos para qualquer tipo de tratamento. - a mídia de armazenamento requer cuidados específicos, como por exemplo: se for um CD é necessário manter longe do calor e de forma que não empene para que não indisponibilize sua leitura; se for magnética (disquete, ZIP, cartões de memória e outras) é necessário ficar longe de qualquer campo magnético (caixa de som, TV, etc).
cartões de memória e outras) é necessário ficar longe de qualquer campo magnético (caixa de som, TV, etc). - o responsável pelos arquivos precisa estar atento à renovação dos meios de armazenamento, sob o risco de se tornarem obsoletos. 3.2- Utilização prática da máquina fotográfica digital. Itens a serem verificados na câmera digital: - Bateria: pode ser pilha alcalina (geralmente a duração é muito limitada), pilha recarregável ou bateria recarregável. É muito importante estar preparado com baterias de reserva ou realizar a recarga completa antes de sair para fotografar. - Lente: cuidados com a limpeza são muito importantes, pois é através dela que a imagem irá passar antes de ser capturada pelo sensor e qualquer sujeira poderá prejudicar a qualidade da fotografia. - Visor LCD: O visor geralmente é colorido e de cristal líquido (LCD), e precisa de cuidados especiais para evitar arranhões profundos ou até mesmo quebrá-lo. É importante lembrar que geralmente utiliza-se o visor LCD para visualizar as imagens e principalmente realizar as configurações da câmera no menu de opções. - Cartões de Memória: Verificar a capacidade do cartão utilizado e se existe espaço livre suficiente para armazenar as imagens que serão capturadas, observando as configurações desejadas de tamanho da imagem. Caso tenha pouca capacidade disponível a solução é obter um cartão com maior capacidade ou mais cartões de forma que se possa substituí-lo quando esgotada sua capacidade. Uma outra solução quando se deseja obter várias imagens é descarregá-las em um computador ou em um dispositivo de armazenamento portátil do tipo “álbum digital”. - Modos de exposição: São as possibilidades de configuração de como a câmera irá operar sua exposição, podendo ser totalmente automático, semi-automático, manual ou outras opções de acordo com as possibilidades que a câmera oferece.
4- Computadores e software para tratamento 4.1- Introdução ao tratamento de imagens. Às configurações, alterações de formato e ajustes na imagem, dá-se o nome de Tratamento da imagem. O Tratamento de uma imagem digital é praticamente obrigatório, pois sempre ocorrem algumas perdas nos processos de captura que são corrigidos nesta fase, tais como: ajuste fino do foco, definição de baixa e altas luzes, brilho, contraste e várias outras opções que os softwares de edição oferecem. 4.2- Formatação de arquivo para saída digital, impressão e Web. Existem várias formatações que podemos aplicar nas imagens, de acordo com a finalidade de uso da mesma. Saída em laboratório fotográfico digital comercial ou impressoras domésticas: - O tamanho da imagem será definido de acordo com seu objetivo, formatos utilizados no laboratório e o potencial de captura realizada. - Os arquivos deverão estar no formato TIFF ou JPEG (com alta qualidade). Saída para Web: - O tamanho da imagem será definido de acordo com seu objetivo e resolução mais utilizada pelos monitores. - A Resolução deverá ser de 72 ppi, para qualquer aplicação via Web. - Os arquivos deverão estar no formato JPEG (qualidade média) ou GIF. 4.3- Modo da imagem. RGB- Utilizada para tratamento da imagem, aplicação de filtros e efeitos, modo utilizado para internet e visualização em computadores. CMYK- é o modo de impressão utilizado nas gráficas, impressoras jato de tinta, laser e plotters. Alterando o modo para CMYK, em softwares que lhe dêem esta opção, a imagem poderá ser visualizada na tela do computador nas cores aproximadas com que a impressora irá reproduzir, desde que os dispositivos estejam corretamente calibrados. O método mais convencional é enviar para a impressora o arquivo em RGB e deixar que o driver da impressora converta os valores para CMYK. TONS DE CINZA- utilizada para conversão de imagens coloridas em p&b.
4.4- Correção de Contraste e Brilho. Contraste é uma medida da relação tonal entre as partes claras e escuras da imagem Corrigimos o contraste de uma imagem quando queremos alterar as diferenças entres as baixas e altas luzes ou quando desejamos um resultado específico para nossa imagem. Brilho é uma medida da luminosidade geral da imagem. Ajustes nos controles de contraste e brilho da imagem geralmente produzem alterações lineares nos valores da mesma, ou seja, alteram de maneira igual todos os tons da imagem. Ajustes mais precisos podem ser obtidos usando-se controles como os ajustes de “Curvas”e Níveis” (Levels), que permitem alterar de forma independente os valores das áreas claras ou escuras da imagem. 4.5- Correção de Cores. Este recurso dos softwares de edição é aplicado quando uma imagem apresenta alguma deficiência em suas cores, por exemplo uma imagem fotográfica em que as cores foram alteradas pelo tempo ou capturadas com configurações inadequadas; ou quando se deseja, para uma aplicação pré-definida, alterar as cores propositalmente. Este recurso requer experiência na operação do software de edição e principalmente que o sistema (scanner, monitor e impressora) esteja devidamente calibrado. 4.6- Ajuste de Nitidez (Sharpen). Filtro utilizado para restabelecer a nitidez perdida durante o processo de captura digital. É importante esclarecer que esta ferramenta não tem como objetivo a realização de foco em uma imagem desfocada. O que ela faz é aumentar o contraste local em regiões de transiçãoentre áreas claras e escuras, dando uma impressão de maior nitidez. Aplicada em excesso, entretanto, introduz artefatos indesejáveis na imagem. 4.7- Aplicação de Filtros. Os filtros dão ao operador do software uma grande variedade de recursos de efeitos e configuração, gerando resultados muito interessantes. Vamos utilizar os filtros mais importantes para a fotografia digital, sem nos atermos em geração de efeitos especiais, considerando que temos uma imagem capturada de boa qualidade e que necessite de apenas alguns
ajustes básicos. Para um conhecimento mais amplo dos filtros é necessário um curso específico sobre o software de tratamento de imagem desejado. Filtro de desfoque gaussiano: utilizado para desfocar a imagem, de forma total ou parcial. 4.8- Utilizando Máscaras e a Ferramenta de Corte. As máscaras são utilizadas quando se deseja selecionar uma parte da imagem à qual serão feitas as alterações e podem ser selecionadas de várias formas. Os softwares de edição possuem várias opções desta ferramenta. Outra ferramenta fundamental e largamente utilizada é a de corte, ou reenquadramento, que serve para cortar parte da imagem de acordo com sua aplicação.