Introdução
Apesar de ter sido desenvolvida durante a Guerra Fria para facilitar e agilizar o envio de imagens feito pelo programa espacial americano, foi apenas em 1990 que veio à grande parte da população a oportunidade de adquirir uma câmera fotográfica digital.
Diferente de suas antecessoras analógicas, onde todos os processos realizados na câmera eram mecânicos e químicos, essas possuem um sensor de imagem chamado de Charge Coupled Device (CCD) ou o Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS), que aboliram praticamente todos os processos mecânicos e químicos que haviam na câmera.
O Funcionamento
Tanto o CCD quanto o CMOS tem milhares de partes microscópicas que em contato com a luz proveniente do meio, adquirem cargas elétricas proporcionais à intensidade da luz e enviam a um microprocessador. Neste sistema embarcado, as cargas elétricas enviadas pelas micros-secções do sensor são analisadas e medidas por um software, permitindo que o dispositivo saiba precisamente qual a intensidade do brilho de cada secção de imagem, também conhecido como pixel.
Apesar dos sensores CCD e CMOS terem a mesma utilidade, o jeito que realizam a tarefa é diferente. O CCD capta a imagem através de uma placa de silício e a envia para seu conversor A/D (analógico para digital), para que depois essa informação seja mandada para ser processada. Já o CMOS possui vários transistores (um em cada pixel) e seu sinal já é digital, não precisando então do conversor A/D. Esse sinal digital gerado pelos sensores, é enviado a um microprocessador onde será formada a imagem. O problema é que esses sensores são capazes de capturar o brilho apenas, então forma-se somente uma imagem em preto e branco. Para adicionar cores na imagem, há uma malha de filtros das cores vermelho, verde e azul em cada pixel. A partir desse momento, há um software com um complexo algoritmo que analisa o pixel sob o efeito desse filtro de cor, estima qual seria sua cor real e aplica ela digitalmente à imagem. Depois de formada com cor, essa imagem é novamente transformada em sinal digital que será enviado ao cartão de memória da máquina e ao visor de LCD, para que o usuário possa ver como ficou.
Em um sensor de CCD, para otimizar o processo, reduzir o nível de ruídos e por consequência aumentar a qualidade da imagem, os elétrons não transitam por meio de fios condutores, como é feito normalmente. O sensor é uma placa de silício, e para criar cada um dos pixels da matriz, foram adicionados canais de isolamento que dividem a placa em linhas. Depois, a superfície dela é coberta com uma fina camada isolante de dióxido de silício e são posicionadas tiras de alumínio extremamente finas perpendiculares aos canais de isolamento. O micro quadrado produzido pelos canais e pelas tiras de alumínio são o que é chamado de pixel. Na figura abaixo, os elétrons se movem na mesma direção das linhas vermelhas, da diagonal inferior para a superior.
Correção Automática
Por possuir os transistores em seu circuito, o CMOS está mais propenso a ter a imagem distorcida, já que a luz incidida sobre ele pode acabar atingindo o transistor ao invés do pixel. Isso implica em uma necessidade de um software que realiza algumas correções nas distorções da imagem. Se, por exemplo, a luz atinge certo número de transistores, quando o dado for processado, não será possível determinar qual a intensidade do brilho da luz naquele ponto diretamente, então esse software, analisa os pixels que estão em torno dessa falha, prevê qual será o possível brilho desse pixel e introduz essa informação para que esses pixels que tiveram a falha não ficarem sem cor. Só depois que o software fizer isso com todos os pixels com defeito, é que a imagem será mostrada no visor ao usuário e armazenada.
Esse software, porém, ainda não é bem desenvolvido, pois o sensor CMOS é muito recente, muito mais que o sensor de CCD, e isso resulta em uma grande redução de resolução da imagem. Por isso, os sensores CCD possuem uma qualidade de imagem criada muito superior aos sensores CMOS. Apesar da grande diferença na qualidade da imagem,o CMOS, por não necessitar de um conversor A/D, gasta significantemente menos bateria que um sensor de CCD. Por ser energeticamente muito mais econômico, pesquisadores tem trabalhado em cima dos sensores CMOS a fim de melhorar a qualidade da imagem gerada por ele. Quando o software de correção de imagens for aprimorado a ponto de competir com o sensor de CCD em termos de resolução de fotos/filmes, o sensor CMOS poderá ser um substituto do atual sensor mais utilizado em câmeras digitais, o CCD.
A Evolução dos Softwares
Quando as câmeras digitais foram criadas, elas faziam apenas o bem simples, capturar e armazenar a imagem desejada de uma forma mais prática e econômica que as câmeras analógicas. Com o passar do tempo, os microprocessadores presentes nessas câmeras foram sendo desenvolvidos a ponto de permitir a inclusão de algumas funções através de softwares, como por exemplo, mudar o brilho, contraste e saturação da imagem armazenada no cartão de memória e chegando à possibilidade de poder gravar não apenas uma foto, mas também fazer um vídeo sem precisar de uma câmera filmadora.
Hoje já foram criados inúmeros softwares para as câmeras digitais, alguns muito interessantes, assim como o de reconhecimento facial, que faz com que a câmera consiga tirar a foto sozinha, sem precisar de alguém apertar seu botão, basta todos que estão na foto sorrir. Algumas câmeras vêm com um software que permite o usuário fazer o upload do vídeo direto em sites de compartilhamento de vídeos e redes sociais, sem que ele precise passar o vídeo para o computador. Foram introduzidos também filtros pre-feitos que dão um aspecto diferente para a foto, sem o usuário precisar mexer no contraste e brilho das fotos, o que tornou mais fácil para pessoas mais leigas no assunto de manipulação de imagens.
Apesar de muitos softwares terem sido criados, e quase todos os processos mecânicos e químicos tenham sido substituídos por processos digitais, ainda podem ser encontrados alguns processos analógicos que tem a funcionalidade, por enquanto, muito melhor do que um processo digita. Este fato fica evidente no caso do zoom. O zoom digital permite que o usuário consiga um zoom muito maior, porém a qualidade da imagem é reduzida significantemente, enquanto com o zoom analógico, a qualidade continua a mesma.
Fontes
http://tecnologia.uol.com.br/produtos/ultnot/2006/12/08/ult2880u269.jhtm